Теплоізоляційна конструкція і її основні елементи

Теплоізоляційна конструкція і її основні елементи

Теплоізоляційна конструкція являє собою комплекс, що відповідає сукупності вимог, які визначаються внутрішніми умовами роботи ізолюючих об'єкта і зовнішніми умовами експлуатації конструкції.

Умови роботи теплової ізоляції, а отже, і вибірковою чи іншої теплоізоляційної конструкції багато в чому залежать від типу ізолюються об'єкта.

До основним типам ізольованих об'єктів слід віднести:

- обладнання і трубопроводи технологічних установок та енергетичних систем, холодильних установок; теплофікаційні мережі;

- промислові печі та димарі;

- житлові та промислові будівлі та споруди;

- транспортні засоби.

Об'єкти теплової ізоляції, нафтової та хімічної промисловості — ректифікаційні колони, регенератори, скрубери, реактори, калорифери, теплообмінники, ємності для зберігання нафтопродуктів, конденсатні збірники та ін.

В енергетичних системах теплова ізоляція виконується на обладнанні і трубопроводах теплоелектростанцій, котелень місцевого значення. Теплової ізоляції підлягають парові котли, парові і газові турбіни, підігрівачі, випарники, деаератори, баки, бойлери, насоси, димососи, газоходи, вентилятори, сепаратори, циклони та ін.

У промислових теплових агрегатах ізолюються доменні, нагрівальні, термічні, скловарні, обертові печі, електропечі, промислові сушила, тунельного та нагрівальні печі, котли-утилізатори, підігрівачі, повітронагрівачі, металеві, цегляні та залізобетонні димові труби.

В житлових і промислових будівлях і спорудах ізолюють фундаменти, стінові огородження, міжповерхові та горищні перекриття, бесчердачниє покриття, системи гарячого та холодного водопостачання.

На транспорті ізолюють пасажирські та ізотермічні вагони, авторефрижератори, судна всіх типів, рухомий склад міського транспорту, літаки.

В залежності від призначення ізолюючого об'єкта розрізняють такі види теплової ізоляції: промислова ізоляція промислового обладнання і трубопроводів; будівельна ізоляція будівельних конструкцій будівель і споруд.

В залежності від температури ізольованих об'єктів вони поділяються на об'єкти з позитивною і негативною температурою поверхні.

За формою і розмірами об'єктів теплової ізоляції конструкції бувають:

- плоскі (стіни, перекриття промислових і житлових будівель, холодильників; стіни, підлоги, склепіння теплотехнічних установок, поверхні технологічних апаратів);

- поверхні великого радіуса кривизни (вертикальні і горизонтальні технологічні апарати, колони, ємності діаметром більше 1600 мм);

- поверхні обладнання і трубопроводів діаметром 500-1600 мм; трубопроводи діаметром до 500 мм;

- поверхні складної конфігурації (фланцеві з'єднання трубопроводів і апаратів, запірна арматура, компенсатори, відводи, повороти, трійники).

В залежності від місця розташування об'єктів теплової ізоляції конструкції можуть знаходитися всередині будівель, на відкритому повітрі і під землею. Трубопроводи під землею можуть бути прокладені бесканально або в непрохідних каналах і тунелях.

Існує ще цілий ряд ознак, що характеризують теплоізоляційні конструкції: висота і довжина, вертикальне або горизонтальне розташування.

Теплоізоляційні конструкції складаються з наступних основних елементів:

- теплоізоляційного шару;

- покривного шару, що оберігає основною від атмосферних опадів, механічних пошкоджень, впливу агресивних середовищ;

- пароізоляційного шару, що захищає ізоляцію від атмосферної вологи;

- кріпильних деталей, якими кріплять теплоізоляційний і покривний шари між собою і до ізольованої поверхні, а також забезпечують жорсткість конструкції.

В залежності від призначення конструкції, умов її роботи, матеріалу теплоізоляційного і покривного шарів конструкцію доповнюють антикорозійним або оздоблювальним шаром.

Теплоізоляційний шар, як правило, безпосередньо примикає до ізольованої поверхні і виконує теплозахисну функцію. У ряді випадків виробляють антикорозійну обробку об'єкта, якщо вибраний тип ізоляції сам не несе функцій захисту від корозії.

В залежності від матеріалу теплоізоляційного шару теплоізоляційні конструкції підрозділяються на наступні види.

- Рулонні і шнурові конструкції виконують із волокнистих виробів в обкладках і без обкладок. До таких конструкцій відносяться плити з мінеральної вати на синтетичних зв'язуючих, мати мінераловатні прошивні, мати і плити зі скляного штапельного волокна на синтетичному сполучному, шнури, джгути, полотна, смуги. Рулонні і шнурові конструкції зручні для ізоляції криволінійних ділянок трубопроводів, фасонних частин, компенсаторів.

- Конструкції із штучних виробів (циліндрів, сегментів, шкаралуп, плит, блоків та цегли), виготовлених з зернистих, волокнистих і пористих матеріалів, які застосовують для ізоляції холодних і гарячих трубопроводів, плоских і криволінійних поверхонь. Вироби встановлюють на мастиках або насухо. Конструкції вимагають ретельної підгонки один до одного в процесі монтажу.

- Конструкції, що виконуються напиленням теплоізоляційних мас, складають єдине ціле з ізолюючої поверхнею і відрізняються монолітністю, відсутністю швів і теплових містків. Конструкції відрізняються простотою виробництва теплоізоляційних робіт. Для ізоляції гарячих поверхонь використовують зернисті (перліт, вермикуліт) і волокнисті (азбест, мінеральне волокно) матеріали. Для ізоляції холодних поверхонь використовують композиції пінополіуретану.

- Засипні (набивні) конструкції виготовляють із сипучих волокнистих або порошкоподібних матеріалів.

- Мастикові конструкції — з мастик, приготованих з порошкоподібних або волокнистих матеріалів.

- Литі конструкції. У простір між ізолюючої поверхнею і огорожею (опалубкою), наприклад кожухом покриття, заливають рідкі компоненти, які потім спучуються.

За ступенем монтажної готовності теплоізоляційні конструкції поділяють на повнозбірні заводської готовності, комплектні і збірні:

- конструкція теплоізоляційна полносборная (КТП) являє собою теплоізоляційне виріб, в якому теплоізоляційний шар скріплений із захисним покриттям клеями або шплінтами і оснащений деталями для кріплення конструкції на ізольованій об'єкті;

- конструкція теплоізоляційна комплектна (КТК) — набір попередньо підготовлених за типорозмірами теплоізоляційних виробів, елементів захисного покриття і деталей кріплення, що стягуються поелементно на місці монтажу;

- збірна (поелементний) — конструкція, яку збирають в проектному положенні на місці монтажу з теплоізоляційних і захисно-покривних матеріалів з доведенням і фіксацією кріпильними деталями за місцем.

Конструкції, теплоізоляційний і покривний шари яких виконані з штучних виробів, а також засипні, набивні, мастичні і литі відносяться до неиндустриальным; індустріальні конструкції — повнозбірні і комплектні.

В залежності від температури ізольованих поверхонь конструкції ізоляції поділяються на групи: для гарячих і холодних поверхонь (з позитивними і негативними температурами).

За кількістю основних теплоізоляційних шарів конструкції бувають одно - і багатошарові (двох - і тришарові). Багатошарова ізоляція буває однорідна чи неоднорідна, тобто виконана з двох теплоізоляційних матеріалів або виробів і більше.

1.4.4.Теплофізичні властивості та теплотехнічні показники

Теплофізичні властивості будівельних матеріалів характеризують його ставлення до дії тепла.

Теплопровідність – здатність матеріалу передавати теплоту крізь свою товщу від однієї своєї поверхні до іншої у разі, якщо температура цих поверхонь різна. Теплопровідність матеріалу характеризується кількістю теплоти (у джоулях), яке здатний передати матеріал через 1 м² поверхні при товщині 1 м і різниці температур на поверхнях 1 К протягом 1 с. і виражається коефіцієнтом теплопровідності l (Вт/(м × °С), який дорівнює

,   ( 3 )

де Q – кількість тепла, Дж; d – товщина матеріалу, м; А – площа перерізу, м²; (t₁ ^_ t₂) – різниця температур, °С; Т – тривалість проходження тепла, с.

Теплопровідність залежить від структури матеріалу, його вологості і температури. Існує емпірична формула Некрасова для визначення теплопровідності матеріалу за його середньої щільності

,     ( 4 )

де d – відносна щільність матеріалу (щільність матеріалу по відношенню до щільності води – 1 г/см³), безрозмірна величина.

Теплопровідність твердої речовини залежить і від його хімічного складу і молекулярної будови, але у всіх випадках вона у багато разів перевищує теплопровідність повітря - 0,023 Вт/(м · К). Тому, чим більше у матеріалі часу (тобто чим більше в ньому повітря), тим нижче буде його теплопровідність.

Так як середня щільність матеріалу так само, як і теплопровідність, обернено пропорційна пористості, то вона може служити характеристикою теплопровідності матеріалу і використовуватися в якості основної характеристики (марки) теплопровідності матеріалу.

Якщо матеріал вологий, тобто повітря в порах частково заміщений водою, то теплопровідність матеріалу різко зростає. Причина цього в тому, що теплопровідність води в 25 разів вище, ніж повітря.

При замерзанні води в порах матеріалу, його теплопровідність підвищується ще в більшій мірі, так як теплопровідність льоду в 4 рази вище теплопровідності води.

Термічний опір R, (м² × °С)/Вт, конструкції товщиною d одно

       ( 5 )

Теплоємність - здатність материапа поглинати при нагріванні теплоту і визначається кількістю теплоти, яку необхідно повідомити 1 кг матеріалу, щоб підвищити його температуру на 1 °С. З підвищенням вологості матеріалів їх теплоємність зростає, так як вода має теплоємність 4,19 кДж/(кг × °С). Показником теплоємності слугує питома теплоємність, рівна кількості теплоти, необхідної для нагрівання одиниці маси матеріалу на 1 К. Питома теплоємність більшості природних і штучних кам'яних матеріалів знаходиться в межах (0,7...1) • 10 Дж/(кг*К). Тому кількість теплоти, необхідне для нагрівання тієї чи іншої будівельної конструкції до однієї і тієї ж температури, залежить в основному не від виду матеріалу, а від маси конструкції.

Теплове розширення - властивість матеріалу розширюватися при на-
вання і стискатися при охолодженні - характеризується температурними коефіцієнтами об'ємного і лінійного розширення. У будівництві найчастіше використовують коефіцієнт лінійного температурного розширення, що показує, на яку частку первісної довжини
збільшиться розмір матеріалу в розглянутому напрямку при підвищенні температури на 1 °З.

Коефіцієнти лінійного температурного розширення (КЛТР) у рівних матеріалів значно відрізняються. Наприклад, КЛТР пластмас у 5... 10 разів вище, ніж бетону. Тому в конструкціях, які об'єднують кілька матеріалів, необхідно враховувати теплове розширення кожного. При жорсткому з'єднанні матеріалів з різними КЛТР в конструкціях можуть виникнути великі напруги і як результат - викривлення і розтріскування матеріалу.

Ефект теплового розширення матеріалів можна спостерігати, наприклад, в зміні розмірів шва між залізобетонними панелями. Так, при зміні температури від - 20 до + 30° С розмір залізобетонної панелі довжиною 6 м збільшується на 3 мм, при цьому на стільки ж зменшується ширина шва між панелями.

Вогнестійкість - здатність матеріалу витримувати без руйнування дію вогню і води в умовах пожежі. Руйнування матеріалу в таких умовах може статися із-за того, що він згорить, розтріснеться, повністю втратить міцність. За ступенем вогнестійкості розрізняють вогнетривкі, вогнестійкими і спалимі матеріали.

Розрахункові теплотехнічні показники будівельних матеріалів і виробів наведені в Додатку Д.

1.5. Теплотехнічний розрахунок огороджувальних конструкцій

Теплотехнічний розрахунок огороджувальних конструкцій виконують після визначення нормованих значень опору теплопередачі R_req за показниками "А" або "Б" згідно СН РК 2.04-21. При цьому розраховують приведений опір теплопередачі, приймаючи розрахункові значення коефіцієнта теплопровідності для умов експлуатації А чи Б. Це наведене опір має бути не нижче нормованого значення, визначеного за показниками "А" або "Б". Перевіряють огороджувальні конструкції на забезпечення комфортних умов в приміщеннях та на невыпадение конденсату в місцях теплопровідних включень.

У відповідності з СН РК 2.04-21 зовнішні огороджувальні конструкції будівель повинні задовольняти:

- нормованому опору теплопередачі R_o^req для однорідних конструкцій зовнішнього огородження - по R_o, для неоднорідних конструкцій - по приведеному опору теплопередачі R_o^r ; при цьому повинна дотримуватися умова

R_o^r (або R_o) 3 R_o^req ( 6 )

При прямуванні по споживчому підходу згідно СН РК 2.04-21 нормовані значення для окремих елементів огороджувальних конструкцій визначаються, слідуючи вказівкам цього документа.

При прямуванні по елементного підходу згідно СН РК 2.04-21 нормовані значення опору теплопередачі R_o^req отримують по таблиці СН РК 2.04-21 і градусо-діб D_d згідно додатка СН РК 2.04-21 або за формулою для зовнішніх стін

R_o^req = 0,00035 ×D_d + 1,4, ( 7 )

- мінімальній температурі на всіх ділянках внутрішньої поверхні зовнішніх огороджень з температурами t_int, рівній температурі точки роси t_d при розрахункових зовнішніх і внутрішніх умовах; при цьому повинна дотримуватися умова t_int 3 t_d.

Приведений опір теплопередачі R_o^r для зовнішніх стін слід розраховувати для фасаду будівлі або для одного проміжного поверху з урахуванням укосів отворів без урахування їх заповнень з перевіркою умови на невипадання конденсату на ділянках в зонах теплопровідних включень.

Проводять такі розрахунково-проектні операції:

а) визначають умови експлуатації огороджуючих конструкцій залежно від вологісного режиму приміщень і зони вологості району будівництва згідно СН РК 2.04-21 і встановлюють в залежності від умов експлуатації А або Б розрахункові теплотехнічні показники будівельних матеріалів і виробів, застосованих у проекті згідно даних, наведених у додатку.

б) для теплотехнически неоднорідних зовнішніх огороджувальних конструкцій, що містять кути, отвори, з'єднувальні елементи між зовнішніми облицювальними шарами (ребра, шпонки, стрижневі зв'язку), наскрізні і некрізні теплопровідні включення, здійснюють теплотехнічний розрахунок обраних конструктивних рішень на основі розрахунку температурних полів. Для тришарових панелей з листових матеріалів можливе визначення R_o^r з додатком.

в) приведений опір теплопередачі R_o^r світлопрозорих конструкцій приймають за результатами сертифікаційних випробувань, проведених акредитованими випробувальними лабораторіями. При відсутності даних випробувань R_o^r світлопрозорих конструкцій можливо приймати за додатком.

г) приведений опір теплопередачі теплого горища і техпідпілля (підвалу) визначають відповідно з таблицями даного документа.

д) приведений опір теплопередачі огороджувальних конструкцій по грунту R_o^r розраховують за методикою поділу їх на зони.

1.5.1. Теплотехнічний розрахунок несветопрозрачных огороджувальних конструкцій

5.1.Термічний опір R , м²∙^oС/Вт, однорідного шару багатошарової огороджувальної конструкції, а також одношаровій огороджувальній конструкції слід визначати за формулою

                                               R = d / l , ( 8 )

де d - товщина шару, м ;

            l - розрахунковий коефіцієнт теплопровідності матеріалу шару, Вт/(м.^oС), приймається відповідно до умов експлуатації А або Б з додатком.

Термічний опір R_k, м².^oС/Вт, що обгороджує конструкції з послідовно розташованими однорідними шарами слід визначати як суму термічних опорів окремих шарів :

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

де R₁, R₂, . . . , R_п - термічні опори окремих шарів огороджувальної конструкції, м².^oС/Вт, що визначаються за формулою (8);

            R_a.l - термічний опір замкнутого повітряного прошарку, приймається по таблиці.

Термічний опір замкнутих повітряних прошарків.

Таблиця 1.7

5.2. Опір теплопередачі R_o , м².^oС/Вт, однорідної одношарової або багатошарової огороджувальної конструкції з однорідними шарами або огороджувальної конструкції у видаленні від теплотехнічних неоднорідностей не менш, ніж на дві товщини огороджуючої конструкції, слід визначати за формулою

                                   R_o = R_si + R_k + R_se , ( 10 )

де R_si = 1/a_int, a_int – коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні огороджуючих конструкцій, Вт/(м².^oЗ), що приймається за СН РК 2.04-21;

            R_se = 1/a_ext, a_ext - коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні огороджувальної конструкції для умов холодного періоду, Вт/(м².^oС), приймається з таблиці;

            R_k - те ж, що у формулі (6).

При наявності в огороджувальній конструкції прошарку, вентильованої зовнішнім повітрям:

а) шари конструкції, розташовані між повітряним прошарком та зовнішньою поверхнею, не враховуються;

б) на поверхні конструкції, зверненої в бік вентильованого прошарку, слід приймати коефіцієнт тепловіддачі a_ext рівним 10,8 Вт/(м².^oЗ).

Коефіцієнти тепловіддачі зовнішньої поверхні a_ext

для умов холодного періоду

Таблиця 1. 8

5.3. Приведений опір теплопередачі R_o^r , м².^oС/Вт, неоднорідної огороджувальної конструкції або її ділянки (фрагмента) слід визначати за формулою

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

де A - площа неоднорідної огороджувальної конструкції або її фрагмента, м², за розмірами з внутрішньої сторони;

Q - тепловий потік через конструкцію або її фрагмент, Вт, визначається на основі розрахунку температурного поля на ЕОМ, або експериментально за ГОСТ 26254, або ГОСТ 26602.1 з внутрішньої сторони;

n - коефіцієнт, який приймається залежно від положення зовнішньої поверхні огороджувальних конструкцій по відношенню до зовнішнього повітря, приймається згідно СН РК 2.04-21;

t_int - розрахункова температура внутрішнього повітря, ^oC;

t_ext - розрахункова температура зовнішнього повітря, ^oC.

Визначення приведеного опору теплопередачі всієї огороджувальної конструкції або фрагментів (ділянок) огороджувальної конструкції R_o^r слід здійснювати за формулою

                                                _m

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

                                                ⁱ⁼¹

де A_i , R_o,i - відповідно площа i -ї ділянки характерною частини огороджувальної конструкції, м², і його приведений опір теплопередачі, м².^oС/Вт;

A - загальна площа конструкції, дорівнює сумі площ окремих ділянок, м²;

m - кількість ділянок огороджувальної конструкції з різним приведеним опором теплопередачі.

5.4. Наведене опір теплопередачі заповнень світлових прорізів (вікон, балконних дверей і ліхтарів) R_F^r, м^2оС/Вт, визначають на підставі розрахунку температурного поля, або експериментально за ГОСТ 26602.1. Допускається визначати R_F^r наближено за формулою (12), враховуючи площі і опору теплопередачі непрозорої частини і термічно однорідних зон скління, встановлених відповідно до ГОСТ 26602.1.

5.5. Наведене опір теплопередачі конструкцій стін і покриттів зі світловими прорізами R^r слід визначати за формулою (12), враховуючи площі і наведені опору теплопередачі світлових прорізів і непрозорих ділянок стін і покриттів.

5.6. Приведений опір теплопередачі R_s^r, м^2oС/Вт підлог на грунті, підлог на лагах, а також стін підвальних поверхів і технічних підвалів, розташованих нижче рівня землі, слід визначати за додатком СНиП РК 4.02-05. Для підвалів і горищ, що містять джерела додаткових тепловиділень, температура повітря в них для розрахунку R_s^r визначається з умов теплового балансу.

5.7. Температуру внутрішньої поверхні t_si, ^oС, однорідної одношарової або багатошарової огороджувальної конструкції з однорідними шарами слід визначати за формулою:

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

де n, t_int, t_ext - те ж, що у формулі (9);

            a_int, R_o - те ж, що у формулі (8).

Температуру внутрішньої поверхні t_si, ^oС, неоднорідної огороджувальної конструкції за теплопроводному включенню необхідно приймати на підставі розрахунку на ЕОМ температурного поля, або експериментально за ГОСТ 26254 або ГОСТ 26602.1.

1.5.2. Теплотехнічний розрахунок світлопрозорих огороджувальних конструкцій

Світлопрозорі огороджувальні конструкції слід підбирати з наступною методикою.

5.8. Нормований опір теплопередачі R_o^req світлопрозорих конструкцій слід визначати згідно СН РК 2.04-21. При цьому спочатку визначають для відповідного кліматичного району кількість градусо-діб опалювального періоду D_d з додатком СН РК 2.04-21. В залежності від величини D_d і типу проектованого будівлі по вищезазначеній таблиці визначається значення R_o^req. Для проміжних значень D_d величина R_o^req визначається інтерполяцією.

5.9. Вибір світлопрозорої конструкції здійснюється за значенням приведеного опору теплопередачі R_o^r, отриманому в результаті сертифікаційних випробувань. Якщо наведене опір теплопередачі обраної світлопрозорої конструкції R_o^r, більше або дорівнює R_o^req, то ця конструкція відповідає вимогам норм.

5.10. При відсутності сертифікованих даних допускається використовувати при проектуванні значення R_o^r, наведені в додатку СН РК 2.04-21. Значення R_o^r в цьому додатку дані для випадків, коли відношення площі скління до площі заповнення світлового прорізу b дорівнює 0,75. При використанні світлопрозорих конструкцій з іншими значеннями b слід коригувати значення R_o^r наступним чином: для конструкцій з дерев'яними або пластмасовими плетіннями при кожному збільшенні b на величину 0,1 слід зменшувати значення R_o^r на 5% і навпаки - при кожному зменшенні b на величину 0,1 слід збільшити значення R_o^r на 5%.

5.11. В окремих випадках при обґрунтуванні допускається застосовувати конструкції вікон, балконних дверей і ліхтарів з R_o^r нижче на 5% необхідних значень, встановлених по таблиці СН РК 2.04-21.

5.12. Сумарна площа вікон житлових будинків повинна бути не більше 18% від сумарної площі світлопрозорих і непрозорих огороджувальних конструкцій стін, якщо наведене опір теплопередачі світлопрозорих конструкцій R_o^r менше 0,56 м².^oC/Вт. При визначенні цього співвідношення в сумарну площу непрозорих конструкцій слід включати всі поздовжні і торцеві стіни, а також площі непрозорих частин віконних стулок і балконних дверей.

При світлопрозорих огорожах з R_o^r не менше 0,56 м².^oC/Вт площа скління повинна складати не більше 25% загальної площі фасадів будівель.

Площа світлопрозорих конструкцій в громадських будівлях слід визначати за мінімальним вимогам СНиП РК 2.04-05.

5.13. При перевірці вимоги щодо забезпечення мінімальної температури на внутрішній поверхні світлопрозорих огороджень температуру t_int цих огороджень слід визначати за формулою (13) як для скління, так і світлопрозорих елементів. Якщо в результаті розрахунку виявиться, що t_int < 3^oC, то слід вибрати інше конструктивне рішення заповнення светопроемов з метою забезпечення цієї вимоги.

1.5.3. Теплотехнічний розрахунок огороджувальних конструкцій засклених лоджій і балконів

5.14. При склінні лоджій і балконів утворюється замкнутий простір, температура якого формується в результаті впливу її огороджувальних конструкції, середовища приміщення будівлі і зовнішніх умов. Температура всередині цього простору визначається на основі рішення рівняння теплового балансу заскленої лоджії або балкона (при подальшому викладі, лоджії).

                                    _{n m}

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

                                    ^{i=1 j=1}

де t_int - розрахункова температура внутрішнього повітря приміщення, ^проЗ, що приймається згідно з ГОСТ 30494 і нормам проектування відповідних будинків;

t_ext - розрахункова температура зовнішнього повітря, ^проЗ, рівна середньої температурі найбільш холодної п'ятиденки забезпеченістю 0,92 по СНиП РК 2.04-05;

            t_bal - температура повітря простору заскленої лоджії, ^проЗ;

A_i⁺, R_oi⁺ - відповідно площа, м², і приведений опір теплопередачі, м²×^проС/Вт, i-го ділянки огорожі між приміщенням будівлі і лоджією;

n - число ділянок огорож між приміщенням будівлі і лоджією;

A_j^-, R_oj^- - відповідно площа, м², і приведений опір теплопередачі, м²×^проС/Вт, j-го ділянки огорожі між лоджією і зовнішнім повітрям;

            m - кількість ділянок огорож між лоджією і зовнішнім повітрям;

5.15. Температуру повітря всередині заскленої лоджії t_bal слід визначати з рівняння теплового балансу за формулою:

                         _{n m n m}

            t_b = [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. Наведене опір теплопередачі системи огороджувальних конструкцій заскленої лоджії, розділяють внутрішню і зовнішню середовища: стін R_ow^bal і вікон R_oF^bal слід визначати за формулами

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

де R_ow^r - приведений опір теплопередачі зовнішньої стіни в межах

засклених лоджії, м²×^проС/Вт;

            R_oF^{ba l} - приведений опір теплопередачі заповнень віконних прорізів і отворів лоджії, розташованих в зовнішній стіні у межах засклених лоджії, м²×^проС/Вт;

            n - коефіцієнт, що залежить від положення зовнішньої поверхні огороджувальних конструкцій будівлі по відношенню до зовнішнього повітря, для зовнішніх стін і вікон заскленої лоджії слід приймати за формулою:

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

Висновки

Сучасна промисловість будівельних матеріалів і виробів виробляє велику кількість готових будівельних матеріалів і виробів різного призначення, в тому числі і теплоізоляційні, наприклад: рулонні і штучні матеріали для влаштування покрівлі, спеціальні матеріали для гідроізоляції. Щоб легше було орієнтуватися в цьому різноманітті будівельних матеріалів і виробів, їх прийнято класифікувати. Найбільшого поширення набули класифікації за призначенням і технологічною ознакою.

Так як властивості матеріалів залежать головним чином від виду сировини і способу його переробки, в будівельному матеріалознавстві використовують класифікацію за технологічною ознакою і лише в окремих випадках розглядаються групи матеріалів за призначенням. Експлуатаційні фактори та вимоги до матеріалів конструкції є основними вимогами до матеріалів і виробів будівельних конструкцій.

Фізико-технічні властивості використовуваних в будівництві теплоізоляційних матеріалів справляють визначальний вплив на теплотехнічну ефективність і експлуатаційну надійність конструкцій, трудомісткість монтажу, можливість ремонту в процесі експлуатації. Основними показниками, що характеризують властивості матеріалів, є: щільність (не більше 200-250 кг/м³), теплопровідність (розрахунковий коефіцієнт теплопровідності не вище 0,06–0,07 Вт/(м•К), теплоємність, паропроникність, міцність на стиск при 10% деформації для жорстких виробів, щільність і пружність для м'яких і напівжорстких матеріалів, горючість, морозостійкість, гідрофобність і водостійкість, біостійкість і відсутність токсичних виділень при експлуатації.

В даний час в будівництві спостерігається тенденція щодо використання високоефективних теплоізоляційних виробів зі скловолокна і волокон з природних мінералів, тепловідбивного і теплозберігаючого скла і іншої продукції. Інтенсивно розвиваються виробництво широкої номенклатури світлопрозорих конструкцій, покрівельних і гідроізоляційних матеріалів, і т. д.

При зведенні будівель і споруд все ширше застосовуються нові стінові матеріали з високими теплоізоляційними властивостями, такі, як газобетон, пінобетон, теплоблоки.

В Додатках А,Б,В наведено перелік (реєстр) підприємств України по випуску будівельних, в тому числі теплоізоляційних будівельних матеріалів, виробів і конструкцій.

Світовий досвід показує, що нарощування обсягів виробництва та застосування теплоізоляційних матеріалів веде до значного скорочення споживання тепла як в сфері виробництва будівельних матеріалів, так і в будівельних роботах і сфері експлуатації об'єктів цивільного і промислового будівництва.

Організація виробництва достатньої кількості теплоізоляційних матеріалів для всіх видів цивільного і промислового будівництва може в значній мірі знизити обсяг інвестицій у розвиток виробництва будівельних матеріалів, будівництво і розвиток паливно-енергетичної бази.

Підраховано, що енергоефективне будівництво з використанням сучасних теплоізоляційних матеріалів, включаючи витрати на їх розробку і будівництво заводів, в 3-4 рази ефективніше, ніж традиційне будівництво, веде до енергомістким виробництвом будівельних матеріалів, освоєння нових родовищ палива, його видобутку, транспортування, переробки і спалювання.

Економічний аналіз роботи вітчизняних і зарубіжних фірм, що виробляють теплоізоляційні матеріали, показує, що таке виробництво є прибутковим бізнесом. Інвестиції на будівництво об'єкта або установки з виробництва утеплювача окупаються через 1,5—2,5 року.

Аналіз зростання цін за останнє десятиліття показує, що вартість теплоізоляційної продукції зросла в 10-12 разів, у той час як вартість обладнання та капвкладення в організацію її виробництва зросли в 3-4 рази.

У розділі також розглядаються питання розрахунку огороджувальних конструкцій. Теплотехнічний розрахунок огороджувальних конструкцій виконують для забезпечення комфортних умов в приміщеннях та на невыпадение конденсату в місцях теплопровідних включень. Наведена методика теплотехнічного розрахунку несветопрозрачных, світлопрозорих огороджувальних конструкцій, а також розрахунок огороджувальних конструкцій засклених лоджій і балконів.

2. ВИЗНАЧЕННЯ НАЙБІЛЬШ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИХ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ, ВИРОБІВ І АНАЛІЗ ЇХ ВІДПОВІДНИХ НОРМАТИВНО-ТЕХНІЧНИХ ДОКУМЕНТІВ

2.1. Будівельні системи України

- мінеральна вата Isover)

Мінеральна вата – волокнистий безформний матеріал, що складається з тонких склоподібних волокон діаметром 5-15 мкм, які отримують з розплаву легкоплавких гірських порід (мергелів, доломітів, базальтів та ін), металургійних і паливних шлаків і їх сумішей. Найкращим видом мінерального волокна є базальтове волокно, яке витримує температуру до 1000 °С, володіє стійкістю до корозії. Широко використовуються скляні волокна. Мінераловатні вироби на основі зазначених волокон розрізняються як за структурою та зовнішнім виглядом (плити, мати, шкаралупи і т. д.), так і за експлуатаційними властивостями (міцності, щільності, теплопровідності, стійкості та ін). Мінеральна вата (в залежності від виду вихідної сировини), може мати різну структуру волокнистості, задану технологічно: горизонтально-шарувату, вертикально-шарувату, гофровану або просторову, що розширює можливості її застосування в тих або інших конструкціях.

Вона характеризується значною стійкістю до високих температур і дії хімічних речовин. Мінеральна вата володіє також відмінними тепло-і звукоізоляційними властивостями. В даний час виробляється значна кількість мінеральної вати, що знаходить широке застосування в будівництві. Області її застосування - це теплова ізоляція стін і перекриттів, так само мінеральна вата широко використовується для ізоляції високотемпературних поверхонь (печі, трубопроводи тощо), вогнезахисту конструкцій і як звукоізоляційного матеріалу в перегородках, акустичних екранах. Вата мінеральна призначена для виготовлення теплоізоляційних і звукоізоляційних виробів, а також в якості теплоізоляційного матеріалу в будівництві та промисловості для ізоляції поверхонь з температурою до + 700 °C. Необхідно пам'ятати, що у виробах з мінеральної (кам'яної) вати на синтетичному зв'язуючому (фенолформальдегідні смоли) при температурі близько 300-350 °С починається процес деструкції сполучної, що призводить до неможливості її використання при вібраційних навантаженнях, так як вона буде розсипатися на волокна без зв'язуючого.

- скловолокно (скловати) (Ursa)

Скловата – волокнистий теплоізоляційний матеріал у вигляді вати. Технологія виробництва та обладнання для виробництва скловати аналогічні виробництва мінеральної вати. Сировина для виробництва - силікатні породи і склобій, внаслідок цього в кінцевий продукт потрапляє менше волокнистих включень і бруду. Сполучні – ті ж фенолформальдегідні смоли.

Згідно ГОСТу на виробництво скловати, товщина нитки може досягати до 17 мкм (максимальна товщина мінеральної вати – 12 мкм). Одержувані волокна ширше і довше ніж волокна у мінераловатного утеплювача, тому скловата володіє підвищеною пружністю і міцністю, а також високою вібростійкістю.

Скловолокно пружне і м'яке, тому вважається одним з кращих шумоізоляційних матеріалів внаслідок великої кількості пустот між волокнами, які заповнені повітрям, а також утеплювачем з скловати можна облицьовувати нерівні поверхні, конструкції будь-якої форми та конфігурації.

Скловата застосовується для рішення задач теплової, звукової (акустичної), технічної і протипожежної захисту. Теплоізоляційні матеріали з скловати не мають запаху, стійкі до процесів гниття, а також перешкоджають зростанню цвілі і бактерій. Скловата є хімічно нейтральним утеплювачем і не містить шкідливих речовин. Скловата відповідає самим високим вимогам, що пред'являються до теплоізоляційних матеріалів: низька теплопровідність, стійкість до навантажень, паропроникність, водовідштовхувальні властивості, якість матеріалу, який гарантує стабільність всіх характеристик протягом всього життєвого циклу конструкції.

- кам'яна вата Rockwool)

Кам'яна вата сьогодні – це надзвичайно популярний вид теплоізоляційних матеріалів. Сировиною для виробництва кам'яної вати служать гірські породи, тому такі утеплювачі поєднують в собі міцність і довговічність каменю і ізоляційні властивості вати. При цьому виявляються відмінними звуко -, так і теплозберігаючі властивості. Цей матеріал має відмінні показники тепло-і звукоізоляції. Як вже було сказано вище, кам'яну вату отримують з базальтових порід, обробляючи їх у спеціальних центрифугах при максимальній температурі приблизно в 1500º С. Волокна кам'яної вати утворюються в процесі плавлення під дією потужного повітряного потоку. Одночасно з цим в центрифуги додаються і допоміжні, сполучні і гідрофобні речовини, необхідні при виробництві кам'яної вати. Після цього волокнам надається хаотичне напрям, за рахунок чого матеріал і набуває необхідну щільність. Остаточне ж формування кам'яної вати відбувається в процесі полімеризації, коли волокна тверднуть при температурі приблизно в 200º. Потім матеріалу надають необхідну форму і упаковують його в спеціальну термоусадочну поліетиленову плівку. В такому вигляді вона і надходить у продаж.

Кам'яна вата має температуру спікання понад 1000 градусів, перешкоджає поширенню полум'я, тобто є стійкою до займання, що і дозволяє застосовувати її в якості протипожежної ізоляції. Також вона є негігроскопічним матеріалом, тобто не вбирає вологу, а завдяки високій паропроникності дозволяє підтримувати сприятливий мікроклімат. За рахунок високої гнучкості, еластичності і невеликої ваги м'які плити і мати з кам'яної вати прості в монтажі і відмінно зберігають форму. Сьогодні в України відомі десятки найменувань виробів з кам'яної вати, нерідко вона також носити назву «мінеральна вата». У нашій країні, де в деяких регіонах кліматичні умови півроку залишаються досить суворими, утеплювачі на основі кам'яної вати дуже і осінь затребувані. Існують навіть особливо великі і відомі бренди, що належать відомим компаніям. Не винятком є і Техноніколь.

- пінопласт/полістирол

Полістирольний пінопласт - сучасний, екологічно чистий матеріал, що дозволяє не тільки забезпечити високу теплоізоляцію, але і принести економічну вигоду. Пінопласт (пінополістирольні плити) - на вигляд це теплоізоляційний матеріал білого кольору. Пінопласт (пінополістирол) являє собою вологостійкі гранули невеликих розмірів від 1 до 5 мм, спечені між собою під впливом високих температур. Виробництво пінопласту здійснюється методом термального спучування гранул полістиролу при впливі газоутворювача.

Гранули полістирольного пінопласту мають величезну кількість (мільйони) тонкостінних микроячеек неоднорідних за структурою, що істотно збільшує загальну площу зіткнення пінопласту з повітрям. Тому пінополістирольні плити майже повністю складаються з повітря (понад 90% від обсягу), що і зумовило їх основні теплоізоляційні властивості. Пінопласти мають низьку щільність, але при цьому високі тепло - і звукоізоляційні характеристики. Пінопласт (пінополістирол) зручний у застосуванні, його легко переміщати, складувати, різати. Температура навколишнього середовища не чинить негативного впливу на фізичні і хімічні властивості пінопласту.

Пінопласти мають переважно закриті пори у вигляді комірок, розділених тонкими перегородками. До поропластам відносяться комірчасті пластмаси з сполученими порами. Є матеріали зі змішаною структурою. В пористих пластмасах пори займають 90-98 % обсягу матеріалу, тому комірчасті пластмаси дуже легкі і малотеплопроводны. Їх щільність становить всего15-45 кг/м³, а теплопровідність – 0,026-0,058 Вт/(м ×°С).

Пінополіуретан отримують в результаті хімічних реакцій, що протікають при змішуванні вихідних компонентів (поліефіру, диизоцианита, води, каталізаторів і емульгаторів). Виготовляють жорсткий і еластичний поліуретан. Щільність 25-45 кг/м³, міцність при 10 %-ному стисненні - 0,3-0,7 МПа. Жорсткий пінополіуретан відрізняється високою механічною міцністю, стійкістю до зносу і хімічною та біологічною стійкістю. Може бути використаний при температурі від -50 °С до +110 °С. Жорсткий пінополіуретан застосовують у вигляді плит і шкаралуп. Еластичний пінополіуретан служить для герметизації стиків панелей. Розроблені рецептури заливальних композицій, які можуть спінюватися навіть на холоді. По вогнестійкості відноситься до самозатухаючих матеріалів.

Пінополістирол виготовляється з полістиролу з порообразователем. Безпресовим пінополістирол (ПСБ) має щільність 20-40 кг/м³ і теплопровідність 0,035-0,04 Вт/(м ×°С). Його водопоглинання може досягати відносно великих значень, що погіршує теплоізоляційні та фізико-механічні властивості і обмежує термін служби цього матеріалу.

Пінополівінілхлориду – теплоізоляційний матеріал, незначно змінює свої властивості при зміні температури від -60 до +60 °С. менше горючий порівняно з пінополістиролом.

- екструзійний спінений полістирол (Пеноплекс)

Далеко не всім відомо, що саме пінополістирол найчастіше використовується для створення теплої і затишної атмосфери в кожному будинку. Скажемо більше, будь-який з нас з ним стикався неодноразово. Цей матеріал, зазвичай білого кольору, найчастіше називають пінопластом.

Екструзионный пінополістирол (ЕППС) – практично не вбирає вологу, і тому його теплотехнічні властивості не погіршуються при експлуатації. Його щільність знаходиться в межах від 30 до 50 кг/м³, а теплопровідність становить 0,03-0,035 Вт/(м ×°С). Пінополістирол знаходить застосування в самих різних сферах діяльності людини. З його допомогою оберігають від ударів при транспортуванні складну побутову техніку та обладнання.

Пінополістирол– матеріал дуже легкий, він вільний від виділення якихось шкідливих речовин. Ця екологічна чистота дозволяє використовувати пінополістирол для виробництва стельової плитки, плінтусів та інших оздоблювальних матеріалів. Пінополістирол – матеріал пористий, а значить, в змозі забезпечити хорошу звукоізоляцію. Пінополістирол практично не піддається впливу різних мікроорганізмів. Мікроби пінопласт не їдять. Для нього не страшні низькі температури і велика вологість. Водою пінополістирол, практично, не змочується. Саме тому, що пінополістирол легкий, довговічний, добре піддається обробці, його широко використовують і в будівництві. Пінополістирол у вигляді плит або спеціальних гранул – відмінний матеріал для теплоізоляції. Плити з пінополістиролу складаються з гранул розміром від одного до п'яти міліметрів, які досить міцно з'єднані між собою.

Пінополістирол – це фактично отверділа піна, яка виходить в результаті термального спучування полістирольних гранул при певній температурі і з допомогою спеціального газоутворювача. Незважаючи на наявність багатьох переваг, пінополістирол нестійкий до впливу високих температур. Він дуже легко ріжеться за допомогою добре нагрітого ножа, наприклад. Кожна гранула пінопласту – це величезна кількість мікроскопічних тонкостінних клітин, які наповнені повітрям. Майже на 90% пінополістирол складається з повітря і складається. Саме тому він такий повітряний, легкий. Ця пористість і забезпечує пінополістиролу дуже низьку теплопровідність і відмінні здібності до звукоізоляції, а також дозволяє його використовувати в якості матеріалу для робіт з термічної ізоляції в будівництві.

Пінополістирол - матеріал майже вічний. Для теплоізоляції може застосовуватися навіть крихта, яка отримана з різних виробів на основі пінопласту. Але для професійного використання краще все-таки застосовувати його в спеціально підготовленому вигляді.

Найчастіше це плити, які залежно від варіанта виготовлення можуть мати різні габаритні розміри і товщину. Пінополістирол в плитах застосовується для теплоізоляції стін, перекриттів, утеплення балконів.

Пінополістирол - матеріал легкий і податливий до обробки. Його легко підігнати до потрібних розмірів, з ним просто легко працювати завдяки дуже малій вазі. Ну, а інші властивості – такі як вологостійкість, біологічна стійкість та інші якості, що дозволяють застосовувати пінополістирол в самих різних кліматичних умовах. Він з однаковим успіхом може захистити і від холоду, і від спеки. Для забезпечення ще більш високих експлуатаційних якостей пінополістирол виробляється і поліпшених варіантах, таких як, скажімо, екструзійний пінополістирол. Він відрізняється тим, що технологія спінювання полістирольних гранул дозволяє отримувати матеріал з закритими від зовнішнього середовища і більш дрібними осередками. Це забезпечує поліпшені характеристики по міцності.

- мінераловатні плити

Напівтверді і м'які плити виготовляють з синтетичним, бітумним і крохмальним сполучною. Вироби (плити, мати) з синтетичним сполучною мають меншу щільність, більш міцні і привабливі на вигляд порівняно з виробами на бітумному сполучному. Щільність плит 35-250 кг/м³, теплопровідність 0,041-0,07 Вт/(м ×°С). Жорсткі плити і фасонні вироби (шкаралупи, сегменти) випускають з синтетичним, бітумним і неорганічним сполучною (цементом, глиною рідким склом та ін). Для підвищення міцності і зниження кількості сполучної до складу виробів вводять коротковолокнистый азбест. Плити завтовшки 40-100 мм випускають щільністю 100-300 кг/м³ і теплопровідністю 0,051-0,135 Вт/(м ×°С). Тверді плити, мають знижену щільність, виготовляють на синтетичному зв'язуючому (фенолоспирте, розчині або дисперсії карбамідного полімеру та ін). Міцність на стиск мінераловатних виробів підвищується із зростанням кількості вертикально орієнтованих волокон. Міцність на стиск при 10 %-ної деформації в 100 кПа може бути досягнута для мінераловатних плит щільністю 150-160 кг/м³ при вмісті вертикально орієнтованих волокон близько 65 %; для плит щільністю 180-190 кг/м³ – близько 55 %. Мінераловатні вироби з гофрованою структурою, що містять до 30 % орієнтованих у вертикальному напрямку волокон, мають плотность140-200 кг/м³. У порівнянні з плитами з горизонтальною орієнтацією волокон гофровані плити відрізняються меншою деформативністю і підвищеною в 1,7-2,5 рази міцністю. Мінеральна вата і минплита м'яких сортів П-75 використовується в якості ненавантаженому тепло-, звукоізоляції горизонтальних каркасних будівельних огороджувальних конструкцій всіх типів будівель, для ізоляції трубопроводів теплових мереж, магістральних нафто - і газопроводів. Також цей тип мінеральної вати може бути використаний для ізоляції технологічних трубопроводів електростанцій, металургійних, нафтохімічних і інших об'єктів промислового обладнання при температурі ізолюючої поверхні від -60°C до +400°C. Плити можуть використовуватися в будівництві в якості теплоізоляції горищних перекриттів котеджів. Іноді застосовуються для покрівельних покриттів.

Мінеральна вата і минплита марки П-125 використовуються в якості утеплювача в легких огороджувальних конструкціях каркасного типу. Також мінплити П-125 застосовуються в якості ненавантаженому тепло-, звукоізоляції горизонтальних, вертикальних і похилих будівельних огороджувальних конструкцій всіх типів будівель, у тому числі для влаштування підлог, стель, внутрішніх перегородок. Мінераловатні плити цього типу використовуються в якості середнього теплоізоляційного шару в тришарових полегшених стінах малоповерхових будівель з цегли, керамзитобетонних, газобетонних та інших блоків. Мінеральна плита П-125 застосовується в якості тепло-, звукоізоляції резервуарів та промислового обладнання при температурі ізолюючої поверхні від -60°C до +400°C.

Мінеральна вата і минплита ПЖ-175 (плита жорстка) застосовуються для теплової ізоляції будівельних конструкцій, стінових панелей, перекриттів, виконаних з профільованого металевого настилу або залізобетону без улаштування цементної стяжки і вирівнює прошарку в житлово-цивільному та промисловому будівництві, для теплової ізоляції зовнішніх стін (проект типу "Шуба"), для теплової ізоляції стін (кладка типу "Колодязь").

Статті pp-budpostach.com.ua Все про лазні

Статті по пїноблоку,пінобетону,пінобетонним блокам

Статті pp-budpostach.com.ua Статті по бетону

Статті Все про парканах

Статті pp-budpostach.com.ua Все про дахах ( види, матеріал, як краще вибрати)

Статті Все про Фундаменті

Статті по газобетону ( газоблокам ), газобетонних блоків, блоків газосиликатнных

Новини, статті, чутки, факти, різне і по чу-чуть

Статті по цеглині ( рядовому, особового,облицювальної,клинкерному, шамотною, силікатній,)