Технології енергозбереження та економії сировинних матеріалів у виробництві виробів з ніздрюватого бетону автоклавного твердіння на заводах AEROC

Ніздрюватий бетон автоклавного тверднення з торговою маркою AEROC – це поризований штучний камінь, отриманий в результаті автоклавної обробки пористо – бетонної суміші, що складається з гідравлічних в'яжучих матеріалів тонкодисперсного кремнеземистого компонента і газоутворюючих добавки. Ніздрюватий бетон виготовляється з в'яжучих, піску чи попелу, газоутворювача і води. В'яжучі, вапно та цемент, містять СаО, який має вирішальне значення для процесу. Пісок або зола входить у процес SiO2. З компонентів СаО, SiO2 і H2O в автоклаві при дії високого тиску і високої температури утворюється новий мінерал – тоберморит (C4S5H5).

Утворення нових мінералів тоберморитовой структури в слідстві автоклавної обробки і зводить ніздрюватий бетон автоклавного тверднення (або газобетон) в зовсім інший ранг порівняно з неавтоклавным комірчастим бетоном (пінобетоном). Автоклавна обробка забезпечує значно більш високі фізико – механічні характеристики, такі як міцність і усадка при висиханні, для вироби з газобетону автоклавного тверднення в порівнянні з виробами з неавтоклавного пінобетону.

Газобетон автоклавного твердіння є екологічно чистим неорганічним будівельним матеріалом і виготовляється з місцевого відносно дорогої сировини. Це один з найбільш енергозберігаючих будівельних матеріалів. Економія досягається при його виробництві, транспортуванні, будівництві і експлуатації будівель.

Сучасне високопродуктивне технологічне обладнання таких провідних фірм як «Верхан», «Хесс», «Мазу Хенке», «Ітонг», «Дюрокс» та інші дозволяє не тільки виробляти якісну продукцію, але і значно економити енергетичні та сировинні ресурси.

Порівнюючи витрати енергоресурсів затрачуваних на виготовлення одного метра кубічного будівельних виробів, що отримали найбільше поширення на будівельному ринку України можна зробити висновок, що процес виробництва виробів з газобетону автоклавного твердіння є енергозберігаючим.

Це в основному пов'язано з тим, що з одного кубічного метра вихідної сировини можна зробити шість кубічних метрів ніздрюватого бетону автоклавного твердіння щільністю 400 кг/на метр кубічний, відповідно витрати на одиницю продукції, пов'язані з підготовкою сировини і тепловою обробкою в порівнянні з іншими стіновими матеріалами, для пористого бетону автоклавного твердіння значно менше.

Енергозбереження при виробництві виробів залежить від того, на скільки грамотно розроблений технологічний процес виробництва, а також від точності дотримання технічної дисципліни на всіх без винятку технологічних переділах.

Найбільш енергоємними технологічними процесами при виробництві виробів з автоклавного газобетону є: підготовка сировини (помел піску) і автоклавна обробка. На їх частку доводитися до 75% споживання енергоресурсів підприємством.

Процес помолу

Найчастіше на виробничих підприємствах належним чином не приділяється увага такої важливої складової, як продуктивність млина та тонкість помелу шламу, адже від того, чим вища продуктивність, тим менше час роботи млина, електричний двигун якої споживає 500 кВт/год. Тому персонал лабораторії повинен чітко стежити за гранулометричним складом молольних тіл і за ступенем заповнення млина мелющими тілами.

Деякі рекомендації

Ступінь заповнення млина повинна лежати в межах 30-32% від загального внутрішнього об'єму млини. (H/D, де H – вільна висота над мелющими тілами, D – внутрішній діаметр млини).

Гранулометричний склад куль перебувають у млині підбирається в залежності від конструкції млина, використовуваної футеровки, гранулометрії використовуваного піску і гіпсу, а також від необхідної тонкості помелу.

Автоклавна обробка

Процес автоклавної обробки передбачає використання обробленого пари і конденсату. Найчастіше на підприємствах відпрацьований пар викидають в атмосферу, а конденсат зливають в каналізацію. На стадії проектування і будівництва підприємств необхідно передбачати перепуск пари з автоклава в автоклав. При перепуске пара економія газу становить 4,5 метри куб на 1 метр куб продукції.

При автоклавної обробці при литтєвий технології виробництва утворюється конденсат в обсязі 0,09 метри куб на 1 метр куб випускається з температурою 75-80 градусів С. При правильному підході цей конденсат і його тепло можна використовувати назад в технологічному процесі. На представлена схема використання конденсату, а також тепла, що дозволяє на 100% використовувати конденсат назад в технології виробництва.

Вартість енергетичних ресурсів у собівартості продукції становить 11-12%, а ось вартість сировинних матеріалів у собівартості продукції, наприклад для виробів щільністю 500 кг/метр куб становить 48-50%. З них на частку цементу доводиться 21-23%, вапна 15-16%, алюмінію 7-8%. І від того, яка технологія формування обрано, залежить якість і собівартість продукції.

На прикладі роботи заводу ВАТ «Аерок Обухів» р. Обухів, Київської області, можна розглянути дві різні технології формування. Це технологія формування масиву під впливом динамічних ударів і класична ливарна технологія виробництва. Підприємство ВАТ «Аерок Обухів» раніше це ВАТ «Обухівський завод пористих виробів» функціонує вже 15 років. Випуск виробів здійснюється на обладнанні «Універсал – 60» ударної технології формування суміші (рис. 3).

Застосовується ударна площадка ЛВ-37. Основний вид продукції, що раніше продукції — це вироби щільністю 600 кг/ метр куб з класом бетону за міцністю 2,0. З лютого 2009 року ВАТ «Аерок Обухів» повністю перейшов на випуск виробів щільністю 500 кг/метр куб так само з класом бетону за міцністю 2,0. Однак використовувана ударна технологія не дозволила нам досягти тих економічних і технологічних характеристик, які ми маємо на інших підприємствах AEROC, в тому числі і на заводі в р. Березань , де застосовується класична ливарна технологія з використанням двоводяного гіпсу (CaSO4 Х 2Н2О). Двуводний гіпс – це добавка, що дозволяє зменшити час набору сирцем транспортної (пластичної) міцності, а також сприяє збільшенню міцності готової продукції при автоклавної обробці.

Тому на заводі ВАТ «Аерок Обухів» були проведені експериментальні роботи по використанню литтєвий технології з застосуванням двоводяного гіпсу.

Порівняльний аналіз застосування ударної і литтєвий технології виробництва при випуску виробів щільністю 500 кг/метр куб на ВАТ «Аерок Обухів».

Застосовуються вихідні сировинні матеріали при литтєвий технології виробництва ідентичні сировини, що застосовується при ударному технології виробництва.

Характеристики сировини, різниця у витратах сировинних матеріалів та фізико–механічні характеристики продукції представлені у таблицях 1-6.

Порівнюючи дані (табл. 1-6) можна зробити наступні висновки, що застосовуючи литтєвий спосіб формування з використанням двоводяного гіпсу замість ударного, можна досягти наступних результатів:

• Поліпшити якість продукції
• зменшити розкид значень між верхом і низом формованого масиву по щільності. При литтєвий технології (табл. 5) розкид значень щільності становить – 1,5% або 8 кг/куб. метр При ударному технології розкид значень становить – 6% або 31 кг/метр куб
• зменшити розкид значень по міцності між верхом і низом формованого масиву. При литтєвий технології (табл. 5) розкид значень становить 15% або 0,51 МПа. При ударній технології (табл. 6) розкид значень становить 30% або 0,79 МПа.
• збільшити міцність продукції. При литтєвий технології середня міцність становить 3,47 МПа. При ударній технології середня міцність становить 2,92 МПа.
• Зменшити витрата сировинних матеріалів і як наслідок цього знизити собівартість продукції.

Порівнюючи витрати сировини, таблиці 4, видно, що використовуючи литну технологію виробництва з застосуванням двоводяного гіпсу можна знизити витрати: вапна на 18% або 9 кг/метр куб цементу на 12% або 14 кг/метр куб, алюмінію на 25% або 0,15 кг, по відношенню до витрат сировини за ударною технології.

Якщо перерахувати в грошовому вираженні, то за нинішніми цінами економія при випуску підприємством ВАТ «Аерок Обухів» 175000 метрів куб в рік складе близько 3,5 млн. гривень на рік. За наміченим планом робіт на 2009 р. Підприємство ВАТ «Аерок Обухів» перейде на випуск виробів щільністю 500 кг/куб метрів, використовуючи литну технологію вже з червня місяця.

Вищевказані результати не узгоджуються з опублікованими результатами підприємств, де застосовується ударна технологія формування, наприклад, деякі заводи в Республіці Білорусь. Дана стаття не ставить за мету піддати сумніву ефективність способу ударного формування суміші.

Проведені нами дослідження показали, що ударний спосіб формування не є універсальним для всіх підприємств, що випускають ніздрюватий бетон автоклавного тверднення, так як кожне підприємство – це індивідуальний організм, на кінцевий результат роботи якого дуже істотний вплив роблять як характеристики сировини та підбір рецептур, так і рівень виробничих процесів.

Виходячи з усього вище викладеного, можна зробити висновки, що грамотно підходячи до вибору технологічного устаткування, технології виробництва, технологічному процесу і схеми утилізації тепла, можна істотно знизити енергоємність і матеріаломісткість виробництва виробів з ніздрюватого бетону автоклавного твердіння.

Погляд на енергопостачання крізь стіни.

ТЕПЛОЗАХИСНІ ЯКОСТІ І ДОВГОВІЧНІСТЬ ЗОВНІШНІХ СТІН БУДІВЕЛЬ, ЇХ РОЛЬ В ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННІ

Сучасна система нормативних документів, що діє у світі, ділиться на дві частини - обов'язкову, що стосується забезпечення життя або здоров'я громадян у процесі виробництва та експлуатації, і добровільну, розширення ряющую можливості в підвищенні якості створюваної продукції. Перехід на таку систему дозволив зарубіжним країнам підвищити якість і конкурентоспроможність своєї продукції на світовому ринку.

Введене в нашій країні Федеральним Законом «Про технічне регулювання» від 27.12.2002 р. розмежування вимог до об'єктів технічного регулювання на обов'язкові та добровільні підвищать зацікавленість будівельників у зведенні якісного житла для населення з різним рівнем доходів. Неможливість придбання дорогого житла переважною частиною населення, недостатня його оборотність на ринку гальмують розвиток бізнесу і знижують доходи держави від цього виду підприємницької діяльності. На виконання Закону проектувальники і будівельники при створенні житла із загального числа обов'язкових повинні будуть виконувати вимоги, що забезпечують: охорону здоров'я людей у процесі експлуатації будівель і споруд, надійність будівель і споруд, скорочення витрат паливно-енергетичних ресурсів, попереджувати дії, що вводять в оману споживачів (забезпечення достовірною інформацією про реалізується житло). Ці вимоги в якості обов'язкових спільно з іншими будуть враховуватися при розробці технічного регламенту і стандартів організацій.

При цьому діючі нормативні документи протягом наступних семи років не будуть скасовані. Згідно ст. 46 Закону у них з 1 липня 2003 р. до затвердження технічного регламенту підлягають виконанню тільки обов'язкові вимоги. Виконання інших вимог має вирішуватися на добровільному угоді між виробником і споживачем. Таким чином, більшість питань, що виходять за межі обов'язкових вимог, будуть регулюватися ринком, тобто вартістю житла і купівельною спроможністю населення. Житло на ринок буде поставлятися однаковим за умовами забезпечення безпеки проживання, здоров'я громадян та іншим обов'язковим вимогам, але різним за одноразовим витрат на будівництво, витрат на опалення і ремонт при експлуатації.

Мета цієї статті - показати на прикладі СНиП Н-3-79* «Будівельна теплотехніка» і СНиП 23-02-2003 «Тепловий захист будівель» і територіальних будівельних норм (ТСН) можливість виконання Закону в частині поділу вимог до рівня теплоізоляції зовнішніх стін на обов'язкові та добровільні. Для цього пропонується використовувати комплексний підхід до визначення раціонального рівня теплоізоляції зовнішніх стін, що враховує витрати на матеріали, економію тепла на опалення і витрати на капітальні ремонти. Такий підхід до нормування теплозахисних якостей зовнішніх стін при відповідному фізичному і економічному обґрунтуванні дозволить значно збільшити застосування довговічних традиційних і місцевих будівельних матеріалів, необхідних для забезпечення раціонального рівня теплоізоляції будинків. Споживач, купуючи житло, побудоване у відповідності з його запитами та можливостями, що забезпечує безпеку проживання і здоров'я, повинен бути захищений від дій, які вводять його в оману. Він повинен мати чітке уявлення, наскільки порівнянна економія на одноразових витратах з додатковими витратами на опалення та капітальний ремонт зовнішніх стін при експлуатації. На стадії продажу житла виробник в договорі купівлі-продажу повинен гарантувати споживачеві відповідність проектних значень показників експлуатаційних. В іншому випадку - нести матеріальну відповідальність.

В СНиП П-3-79* і СНиП 23-02-2003 введений дворівневий принцип нормування теплозахисних якостей зовнішніх стін. Перший рівень - з умов забезпечення санітарно-гігієнічної безпеки, є обов'язковим. Нижче цього рівня теплозахист стін приймати забороняється. Другий - з економічних умов, тобто з умов енергозбереження. Рівень теплоізоляції зовнішніх стін в СНиП П-3-79*, СНиП 23-02-2003 і ТСН з умов енергозбереження встановлено то ж як обов'язковий для виконання. Однак, енергозбереження відноситься до економічної категорії в. згідно із Законом, не може вважатися обов'язковим для виконання. Необхідний рівень теплоізоляції зовнішніх стін за двома умовами в різних регіонах країни з градусо-добу опалювального періоду від 4500 до 12000 показаний на рис

.1. Відступу в бік зменшення FT» від нижньої межі призводить до утворення конденсату на внутрішній поверхні більшості конструкцій зовнішніх стін та вузлів їх сполучення з іншими елементами будівлі. Конденсат створює вогкість і цвіль на стінах, прискорює процес корозії металевих закладних зв'язків, підвищує вологість повітря в приміщеннях вище нормативних значень. Це призводить до руйнування конструкції, погіршення самопочуття мешканців і захворювання. Що стосується верхньої межі FT» з умов енергозбереження, тобто економічних міркувань, то зміна його в сторону підвищення не обмежується, а в бік зниження допускається незначним. Верхня межа R"p з умов енергозбереження при раціональній товщині стін, як показує практика будівництва, в більшості регіонів країни можна забезпечити лише застосуванням м'яких утеплювачів (мінвата, пінополістирол, пінополіуретан), довговічність яких кліматичних умовах Росії недостатньо вивчена. Відсутні дані щодо їх межкапитальным ремонтним термінами. Немає єдиних затверджених методик випробувань їх на стійкість до різних експлуатаційним впливам. Тому не можна виключати непередбачені додаткові затрати на відновлення втраченого ресурсу утеплювачів в стінах будівель.

Непідготовленість методичної бази з оцінки довговічності теплоізоляційних матеріалів і нормування межкапительных ремонтних термінів огороджувальних конструкцій, створення яких повинно було передувати введенню змін №3 СНиП П-3-79* (1995р.), призвели до масового невиконання вимог нормативних документів. Особливо це помітно в індивідуальному будівництві. Рідко хто погоджується, наприклад, у Київській області зводити житлові будинки відповідно до обов'язкових вимог ТСН НТП - 99МО з зовнішніми колод або брусовыми стінами завтовшки не менше 600 мм або цегляними з товщиною пінополістирольних плит 160-180 мм, а мінераловатних до 300 мм. В таблиці 1. наведено необхідні товщини утеплювального шару в тришарової панелі з рівнем теплоізоляції, що відповідають вимогам СНиП Н-3-79* Z-.-~ 23-:2-2;13 то умов енергозбереження. У першому випадку наведені товщини утеплювача для умовної панелі без теплопровідних включень, тобто з коефіцієнтом теплотехнічної однорідності р=1, а у другому - для реальної панелі з м, наведеним на рис. 2. Внутрішня і зовнішня частини панелі виконані з бетону товщиною, відповідно, 100 і 65 мм. В якості утеплювача використаний пінополістирол з Ха=0,04 Вт/(м °С) та Хб=0,042 Вт/(м °С), у другому варіанті - мінераловатні жорсткі плити з Ха=0,076 Вт/(м °С) і Х=0,08 Вт/(м °С).

Необхідна товщина пенополистироль-ного шару в панелях без теплопровідних включень залежно від ГСОП становить від 117 до 192 мм. З застосуванням жорстких мінераловатних плит товщина шару збільшується і становить від 236 до 384 мм

Наведені на рис. 2 залежності, отримані на підставі виконаних розрахунків температурних полів панелей з гнучкими металевими зв'язками, утеплених пінополістиролом, показують, що при зміні Ro'cn з 2 м2 °С/Вт до 9,5 м2 °С/Вт значення р знижується з 0,76 до 0,55. При використанні минва-ти ця закономірність зберігається при більшому значенні р. Зафіксований розрив r=f(R^cn) пояснюється тим, що зі збільшенням товщини теплоізоляційного шару більше 200 мм виникає необхідність, в цілях збереження міцності панелі, встановлення додаткових металевих зв'язків або збільшення їх діаметра при тій же кількості. Істотний вплив на зниження р зробило вплив віконних укосів, кутів і вузлів сполучення.

Для забезпечення необхідного рівня теплоізоляції в реальному тришарової панелі з гнучкими металевими зв'язками з умов енергозбереження р. в Києві необхідно збільшити товщину піно-побратима шару до 180 мм, а в р. Суми до 370 мм Відповідно, товщина панелі становитиме 345 мм і 535 мм. При застосуванні мінераловатних плит товщина теплоізоляційного шару р. в Києві повинна становити 315 мм, а в р. Одесі 550 мм. Товщина панелі відповідно зростає до 480 мм і 715 мм Аналогічна закономірність зберігається і в цегляних стінах з гнучкими металевими зв'язками.

В зовнішніх стінах з вентильованими повітряними прошарками, насиченими металевими кронштейнами, що підтримують важкі облицювальні плити з граніту, вапняку та інших подібних матеріалів, коефіцієнт теплотехнічної однорідності зменшується до 0,4. На зниження теплозахисних якостей додатково впливає поздовжня фільтрація повітря в мінераловатних плитах, а також вітер, що проникає через шви облицювальних елементів. Це вплив у залежності від конструктивного рішення призводить до підвищення теплопровідності минераловатно-го шару на 25-30 %. Тому товщину теплоізоляційного шару з \ = 0,05 Вт/(м °С) навіть в кліматичних умовах р. Києва необхідно приймати до 400 мм. Оскільки конструктивно стіни з такою товщиною теплоізоляційного шару неможливо забезпечити, то будують із зменшеною товщиною, порушуючи вимоги СНиП. Заміна в тришарових бетонних панелях (Ronp=3,5 м2 °С/Вт) металевих гнучких зв'язків на бетонні армовані шпонки зажадає приймати товщину пінополістирольних плит дорівнює 300 мм, а мінераловатних близько 500 мм. Для північних регіонів країни товщина шару з пе-нополистирола в цих панелях повинна становити не менше 500 мм, з мінвати - 800 мм. Значно змінюється теп лотехническая однорідність при застосуванні ефективних утеплювачів у стінах із цегли. При заміні в них гнучких металевих зв'язків на цегляні поперечні діафрагми товщину теплоізоляційного шару мінвати в північних регіонах країни необхідно збільшувати до одного метра при X = 0,08 Вт/(м °С). Закономірності, отримані нами, підтверджують результати досліджень ст.

Тому в роботах авторами змін №3 СНиП-П-3-79* до їх запровадження були зроблені висновки про неможливість забезпечити необхідний рівень теплоізоляції зовнішніх стін традиційними матеріалами, тобто блоками і панелями на пористих заповнювачах, комірк-истобетонными блоками, ефективним порожнистою керамічною цеглою та іншими місцевими матеріалами. В ними стверджується, що для досягнення встановленого рівня теплоізоляції законодавчо стимулюється застосування ефективних теплоізоляційних матеріалів, таких як мінеральна вата, пінополіуретан, пінополістирол.

При збільшеній товщині утеплювачів в стінах істотно зросли усадочні і температурні деформації, що призвело до утворення більш помітних тріщин, розривів контактних зон з конструкційними матеріалами, змінилася повітропроникність, паропроницае-тість, що в процесі експлуатації знижує теплоізоляційні якості і капітальність зовнішніх стін. В північних регіонах країни, з коротким холодним літом, стіни зі збільшеною товщиною теплоізоляції не встигають увійти в квазістаціонарне влажностное стан, що погіршує санітарно-гігієнічні умови в житлових приміщеннях і призводить до систематичного накопичення вологи і прискореного морознім руйнування, зниження терміну служби і більш частих капітальних ремонтів стін. Навіть у далеких від будівельної науки забудовників доцільність такого утеплення стін викликає сумніву, хоча б тому, що вони конструктивно нездійсненні і не можуть забезпечити довговічність стін і надійність їх експлуатації, а при невиконанні вчасно капітального ремонту можуть загрожувати безпеці проживаючому населенню. Тому норми щодо забезпечення рівня теплоізоляції зовнішніх стін з умов енергозбереження не можуть бути обов'язковими для виконання не тільки тому, що вони відносяться до економічної категорії тре-бо - ваний, але і з умов безпеки для проживання в будинках з такими з

тенами.

Нормативні вимоги СНиП 11-3-79*, СНиП 23-02-2003 і ТСН до рівня теплоізоляції зовнішніх стін з умов енергозбереження в діапазоні, що перевищує санітарно-гігієнічні вимоги, згідно із Законом «Про технічному регулюванні», повинні використовуватися при проектуванні та будівництві житлових будинків як добровільні. Для обов'язкового виконання у відповідності з Законом слід приймати вимоги з умов забезпечення санітарно-гігієнічної безпеки для проживання громадян. Щоб не застосовувати в будівництві конструкції зовнішніх стін з надмірною товщиною теплоізоляційного шару, будівельники та проектувальники пішли по шляху використання нових систем утеплення, що використовуються у зарубіжній будівельній практиці з більш м'яким кліматом, ніж у Києві і, тим більше, на півночі України. Незважаючи на їх велике різноманіття, суть їх зводиться до приклеювання, а потім закріпленню дупелями теплоізоляційного шару до несучої стіни або металевими елементами, попередньо до неї закріпленими. Після цього на теплоізоляцію наноситься штукатурний шар товщиною 8-10 мм по сітці з додатковим армуванням зон, що сприяють появі тріщин. Вони отримали умовну назву «термофасады» і «комплексна система теплоізоляції та оздоблення фасадів» (КСТОФ).

«Термофасад» - це практично приватний випадок конструкції зовнішньої стіни з ефективної кладки, але з тонким зовнішнім штукатурним захисним шаром, не прийнятним для кліматичних умов України при будівництві капітальних будівель. Максимальний межкапитальный ремонтний строк для них не може бути вище, ніж для стіни з ефективної кладки, що має зовнішній захисний шар не менше ніж півцеглини, що становить 30 років. Коефіцієнт теплотехнічної однорідності таких стін істотно вище, ніж в панелях і стінах з гнучкими металевими зв'язками. Його зазвичай приймають рівним р=0,9. Але, фактично, його значення не перевищує 0,75-0,80 залежно від району будівництва лише тому, що на 7-12% R0np таких стін знижується, як, втім, і всіх інших конструкцій, за рахунок додаткових тепловтрат через віконні укоси, кути і на 8-13% із-за впливу металевих елементів або дупелів. Не можна відкидати і впливу в деяких випадках повітряних пазух між стіною і утеплювачем, а також наявності розривів між плитами утеплювача. Помітний вплив надає архітектурний стиль фасаду.

Товщина теплоізоляційного шару з пе-нополистирола (\=0,04 Вт/(м °С)) в таких стінах в кліматичних умовах р. Києва може бути знижена до 130-140 мм, а в р. Ужгороді до 220-230мм. З мінерало-ватних плит (\=0,08 Вт/(м °С)) - відповідно, до 250 мм і 420 мм Конструктивні рішення зовнішніх стін подібного типу дуже зручні у разі необхідності проведення капітального ремонту з метою відновлення втраченого теплоізоляційного ресурсу утеплювального шару або його повної заміни. Проведення ж аналогічних робіт в стінах або панелях з цегляними або бетонними зовнішніми шарами, якщо не виключено, то досить важко. Разом з тим, слід зазначити, що наявний досвід експлуатації будівель з оштукатуреними стінами в Німеччині показав, що, при планомірному огляді та проведенні окремих відновлювальних ремонтів з періодичністю 5-8 років, фасади цих будівель служать вже більше 30 років, при планованих 25 роках. Причому, при проведенні чергового огляду фасадів на 25 році експлуатації 8% будівель, незважаючи на проведення планових ремонтів, мали тріщини, що йдуть від кутів віконних і дверних отворів, і тріщини у місцях примикання теплоізоляційних плит. Дані щодо цілісності теплоізоляційних плит, зміни їх теплозахисних якостей не наводяться.

Наявні результати по обстеженню у 2000-2002рр. подібних конструкцій стін [9] показують, що в кліматичних умовах України вони менш довговічні. І основна причина пов'язана не з конструктивним рішенням стіни, а з помилками, що допускаються в технології монтажу, проек тировании і підміні матеріалів. Це знижує надійність в отриманні якісного фасаду будівлі. Незважаючи на виявлене істотне кількість дефектів на системах теплоізоляції, змонтованих України, вважається [9], що ця система теплоізоляції стін в умовах експлуатації стін Україна повинна мати термін служби не менше 25 років.

Березанський дослідний завод сухих сумішей (р. Києва) гарантує довговічність системи в межах 25 - 30 років. При цьому необхідно відзначити не тільки відмінне якість виконання робіт в України та Німеччини, але й істотно відрізняється товщину теплоізоляційного шару. Виконувані НИИСФ дослідження довговічності зовнішніх стін, утеплених зовні таким способом, показують, що на деяких з них проводяться ремонти фасадів з періодичністю 3-4 роки. Поява тріщин в результаті лінійних деформацій на таких фасадах будівель неминуче в річному циклі експлуатації при 1_=-30-нЮ°С взимку і 1н=20-;-30с влітку. В першу чергу вони проявляються в кутах віконних прорізів. Необхідність виконання частих ремонтів замовнику заздалегідь відома, і він іде на них добровільно, заздалегідь знаючи, що максимальний гарантійний термін на матеріали виробники встановлюють в межах десяти років. А будівельники при здачі будинку дають гарантії на такі фасадні системи 2-3 роки. Не можна заперечувати наявності значної кількості будівель з якісним станом фасадів на 7-8 роках експлуатації. В результаті виконання натурних досліджень зробити які-небудь висновки про зниження довговічності теплоізоляційного шару і втрати його теплозахисних якостей у зв'язку з недостатнім для цього терміном експлуатації не представляється можливим.

Оскільки домінуючу роль в забезпеченні необхідного рівня теплоізоляції стін з умов енергозбереження зайняли пінополістирол, мінвата, пінополіуретан, витіснили довговічні матеріали, то слід дати оцінку ролі рівня теплоізоляції зовнішніх стін в енергетичному балансі будівлі і визначити, яку ж це може дати економію теплової енергії на опалення. Для цього були виконані розрахунки тепловтрат і потреба теплової енергії на опалення 9-поверхового житлового будинку з природною вентиляцією (проект ЦНИИЭП житла, 1999-12-15) за методикою, рекомендованою для цих цілей в СП 23-101-2000 [10]. Отримані результати дозволили встановити роль зовнішніх стін в енер тическом балансі будівлі для різних регіонів Росії. Висота будівлі з метою зіставлення результатів у всіх регіонах приймалася однаковою. В цілях спрощення розрахунків в СП 23-101-2000 роль зовнішніх огороджувальних конструкцій в енергетичному балансі будівлі представляється у вигляді наведеного трансмісійного коефіцієнта теплопередачі, що характеризує тепловтрати конструкцій всієї оболонки будівлі. Такий підхід прийнятний для розрахунку потреби тепла на опалення будинку в цілому. У нашій постановці, що має, в основному, мета дослідження впливу рівня теплоізоляції зовнішніх стін у взаємозв'язку з довговічністю, потрібно оцінити роль кожного елемента оболонки будинку окремо, не порушуючи запропонованої в СП 23-101-2000 методики.

Тепловтрати житлового 9-поверхового будинку розраховувалися для різних кліматичних регіонів країни з ГСОП від 5014 до 10394 при значеннях Rpp стін від 0,5 до 6 м2 °С/Вт. Теплозахисні якості вікон і покриттів приймалися за Сніп І-3-79* і СНиП 23-02-2003. Аналіз виконувався у порівнянні з даними, отриманими для будівель з теплозахисними якостями зовнішніх стін, відповідними R™ за санітарно-гігієнічним умовам. Вони визначалися за формулою №1 СНиП І-3-79*. Розрахунки виконувалися з використанням скоригованого значення коефіцієнта тепловіддачі внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції (ав). Значення цього коефіцієнта в розрахунках Р^р зовнішніх стін по санітарно-гігієнічним умовам приймалося рівним 6,75 Вт/(м °С), тобто відрізняється від усередненого значення ссв=8,7 Вт/(м °С), що характеризує теплообмін у стіни спільно з теплообміном у вікна. Використання усередненого значення ав в розрахунках призводило до отримання занижених необхідних значень теплозахисних якостей зовнішніх стін. Тому були проведені дослідження, що дозволили встановити фактичне значення ав на внутрішній поверхні зовнішніх стін. Зміна ав залежно від температурного перепаду внутрішнього повітря і внутрішньої поверхні (AtH) наведено на рис. 3. Воно встановлено в результаті багаторічних натурних досліджень зовнішніх стін, а також фрагментів стін у кліматичній камері з різним рівнем теплозахисних якостей при різних температурах зовнішнього повітря. Ці дані підтверджені результатами досліджень теплообміну на внутрішній поверхні стін з застосуванням лазерної интероферометрии.

Введення уточнених значень ав у формулу 1 дозволяє встановлювати достовірний необхідний рівень теплозахисних якостей зовнішніх стін з умов забезпечення санітарно-гігієнічної безпеки для проживання громадян. Фактичні необхідні значення Ronp на 30-40% перевищують раніше прийняті результати, тобто до введення змін №3 СНиП І-3-79*. Цей рівень необхідної теплоізоляції зовнішніх стін приймається базовим в подальших розрахунках. Значення R"p по санітарно-гігієнічним умовам для різних регіонів наведено у табл. 2. У р. Твері при R™ =1,20 м2 °С/Вт тепловтрати через стіни становлять 38,2% від загальних тепловтрат будівлі. На забезпечення вентиляції приміщень будівлі 38,5%. Збільшення Rpp стін до 3,2 м2 °С/Вт, тобто до необхідного значення за умов енергозбереження, призводить до перерозподілу цих складових відповідно до 19% і 50%. При експлуатації 9-поверхового житлового будинку в більш суворих кліматичних умовах роль зовнішніх стін в енергетичному балансі будівлі знижується у зв'язку із зростанням енерговитрат на підтримку вентиляції приміщень. Наприклад, в р. Хмильницке теплові втрати через зовнішні стіни при R0 p = 1,83 м2 °С/Вт, тобто відповідному вимогам за санітарно-гігієнічним і комфортним умовам, становить 32% від загальних тепловтрат будівлі. На забезпечення вентиляції приміщень будівлі - 47%. Збільшення Rpp стін до 5,04 м2 °С/Вт призводить до перерозподілу теплових втрат в будівлі відповідно до 14,7% і 58,5%.

Таке співвідношення тепловтрат відповідає прийнятій в СП-23-101-2000 кратності повітрообміну, відповідної низької щільності заселення. Для муніципального житла, з підвищеною щільністю заселення, навіть однократний повітрообмін не забезпечує комфортного повітряного середовища. У цих будинках витрати тепла на вентиляцію значно збільшуються, і в процентному відношенні роль зовнішніх стін в енергетичному балансі будівлі знижується в Твері до 14%, а в київ р. до 11 %. Не типова для р. кіровоград висота в 9 поверхів прийнята з метою зручності порівняння результатів розрахунку. При розгляді ролі зовнішніх стін в енергетичному балансі будівлі в МДж із збільшенням Rpp стін з 1,20 до 3,2 м2 °С/Вт в кліматичних умовах р. Житомир досягається економія 804-Ю3 МДж, тобто 23,8% від загальних тепловтрат будівлі (рис. 5). У р. києві зі збільшенням R"» стін з 1,83 до 5,04 м2 °С/Вт тепловтрати будівлі знижуються на 111610е МДж, тобто на 20,5%. З видно, що збільшення Ronp стін вище двох термічних одиниць не призводить до відчутного зниження тепловтрат. Особливо слід розглянути зміну тепловтрат будівлі на ділянці R°» стін, знаходиться в діапазоні 0,5-1,50 м2 °С/Вт. Зменшення Rnp зовнішніх стін з 1,0 до 0,5 м2 °С/Вт збільшує тепловтрати 9-поверхового житлового будинку з 3635-Ю3 МДж до 5182-Ю3 МДж, більш ніж на 40%. Зниження R0 p зовнішніх стін з 1,5 до 1,0 м2 °С/Вт, тобто на ту ж величину, але на іншому рівні збільшує тепловтрати на 15%. Тобто різниця більш ніж у 2,5 рази.

Перші серії панельних будівель, що мають Ronp в межах 0,6-0,7 м2 °С/Вт і підвищений коефіцієнт остекленности, вимагають тепла на опалення у наведених показниках значно більше в порівнянні з цегляними, побудованими в той же час. Тому їх необхідно утеплювати або зносити. На представлений внесок кожної термічної одиниці зовнішніх стін в економію теплової енергії, що витрачається на опалення будинку. З малюнка видно, що отримується економія не знаходиться в прямо пропорційній залежності від збільшення термічних властивостей зовнішніх стін. Витрата тепла на опалення будівель суттєво знижується при збільшенні R"p стін з 1,0 до 2,0 м2 °С/Вт. При подальшому збільшенні R0np стін зниження витрати тепла стає мало відчутним для реальної практики експлуатації будівель. Тим не менш, остаточний висновок про це можна зробити після розрахунків окупності вкладених коштів у підвищення рівня теплоізоляції зовнішніх стін і можливих витрат на капітальний ремонт зовнішніх стін з метою відновлення втраченого ресурсу теплоізоляції в часі. Розрахунок окупності вкладених коштів у підвищення рівня теплоізоляції зовнішніх стін типу «термофасад» виконаний з утеплювачем з жорстких мінераловатних плит і пенополистироль-них з мінераловатними рассечками. Для складання кошторису на утеплення зовнішніх стін був вивчений ринок пропонованих послуг. Ціни різних фірм на утеплення фасадів будівель на ринку відрізняються на 5-15 %. Складання кошторису виконувалося за цінами будівельної фірми «ПП Будпостач», т. к. вони були близькі до середніх значень. Кошторисні розрахунки вартості стін з керамічних матеріалів цегельного заводу (р. Житомир) і «Кераміка» (р. Одеса) виконані у відповідності з діючими правилами кошторисного ціноутворення (ГЭСН - 2001) і «Методичних вказівок з визначення вартості будівельної продукції на території україни». При аналізі кошторисів, складених та іншими проектними організаціями, встановлено, що кошторисна вартість 1 м2 корисної площі в багатоповерхових будівлях складає 11000-13500 грн у цінах 2003 року. Разом з тим, ринкова ціна 1 м2 корисної площі р. в Москві по ряду причин в 2,5-3 рази перевищує кошторисну вартість і складають 30000-40000 грн/м2. Тому оцінка терміну окупності вкладених коштів у підвищення рівня теплоізоляції стін виконувалася за кошторисною та ринкової вартості. При розрахунках вартість теплової енергії приймалася діючої р. в Києві на травень 2003 р., рівній 468 грн за Гкал або 0,4 грн за кВт-год (0,112 грн за МДж). Результати розрахунків наведені в табл. Терміни окупності встановлені, виходячи з кошторисної вартості будівництва. Вона відображає фактичну вартість будівництва (індивідуального забудовника), що дорівнює 11000-12500 грн за 1 м2 корисної житлової площі. Якщо ж виходити з ринкової вартості квадратного метра корисної площі житла, що становить ., то термін окупності вкладених коштів у додаткову теплоізоляцію збільшується в 2-3 рази. Кошти, вкладені в додаткову теплоізоляцію з пенополистироль-них плит понад Ronp, відповідного санітарно-гігієнічної безпеки, в р. Твері можуть окупитися через 17-52 року у залежності від кількості доданих термічних одиниць. Використання мінераловатних плит подовжує термін окупності до 47-117 років. У р. києві термін окупності зростає відповідно до 19-64 і 39-163 років.

Гарантований безремонтний термін служби фірмами-виконавцями для матеріалів термофасадов встановлюється в кращому випадку 10 років. При порушенні технологічного регламенту у процесі утеплення зовнішніх стін і нанесення штукатурного шару періодичність відновлювального ремонту фасаду будівлі скорочується до 3-5 років. Витрати на ремонт стін, навіть при періодичності 10 років, перевищують можливу вигоду від економії тепла на опалення будинку.

Крім того, слід враховувати, що через 30 років в результаті природної деструкції беспрессовых пенополистироль-них плит теплозахисні якості стін можуть знизитися на 15-25%. Це підтверджують результати досліджень, виконані. У подібному стані будуть і стіни, містять минераловат-ві плити. Їх застосування призводить також до ослаблення конструкції стіни, зниження її міцності і прискореного руйнування в результаті температурно-влажност-них деформацій у місцях зв'язків. У більш сприятливих умовах перебувають панельні стіни, утеплені пінополістиролом завтовшки 15 див. Кошторисна вартість 1м2 17-поверхового панельного будинку, зведеного р. в Києві по вулиці Харківське Шосе, за даними. Вартість квадратного метра панельної стіни трохи вище вартості 1мг стіни термофасада, що становить 2560 грн. при тому ж рівні теплоізоляції. Панельна стіна має перевагу в порівнянні з термофасадами в довговічності зовнішнього оздоблювального шару, виготовленого з бетону, облицьованого керамічною плиткою. Тому вона в процесі експлуатації не вимагає капітального і поточного оздоблювального ремонту протягом 50 років. Зниження теплозахисних властивостей утеплювачів в панелях відбувається уповільнено. Це забезпечується міцними бетонними бар'єрними шарами.

Окупність вкладених коштів у підвищення рівня теплоізоляції цегляних стін понад FTP по санітарно-гігієнічним вимогам, тобто з 1,2 до 1,89 м2 °С/Вт, при оцінці по кошторисної вартості становить 19-28 років. Збільшення FT'flO 3,26 м2 °С/Вт підвищує термін окупності до 32-44 років (табл. 4). Особлива увага акцентується на кошторисної вартості будівництва тому, що саме вона відображає фактичні витрати при будівництві індивідуального і муніципального житла [12]. Крім того, індивідуальне будівництво в країні ведеться, як правило, з цегли. Окупність вкладених коштів у додаткову теплоізоляцію зовнішніх цегляних стін будинку, купленого за ринковими цінами, значно вище. Але в обох випадках вона не перевищує витрати, вкладені в м'які утеплювачі, використовувані в термофасадах. Необхідно зазначити, що ефективні керамічні матеріали відрізняються високою стабільністю теплотехнічних властивостей у часі, що зберігає їх початковий рівень теплоізоляції в процесі тривалого терміну експлуатації. Ці позитивні якості цегляних стін доповнює висока морозостійкість застосовуваного лицьового цегли, витримує 50-100 циклів заморожування і відтавання. Що забезпечує безремонтний термін служби зовнішніх стін не менше 100 років. Теплозахисні якості і вартість стін з цегли, на відміну від зведених із застосуванням недовговічних утеплювачів, будуть залишатися на постійному рівні 100-150 років. Це підтверджується досвідом експлуатації цегляних будівель, зведених ще в дореволюційний час. Вкладені кошти в їх додаткову теплоізоляцію через 20-30 років будуть виглядати незначною сумою. За цей термін вони окупляться і почнуть приносити дохід у вигляді зекономлених енергетичних ресурсів, ціна на які може істотно зрости до того часу. Тому до підвищеного витраті теплової енергії при виробництві довговічних керамічних та інших випалювальних теплоізоляційних стінових матеріалів можна ставитися як до безоплатно втраченим енергетичним витратам. Процес випалу цегли слід розглядати як збереження теплової енергії для поступового повернення її при тривалій експлуатації будівлі в більшій кількості і за більш високими цінами у вигляді економії тепла на опалення. Тому з умов енергозбереження при зведенні будівель, особливо капітальні, з терміном служби 100 і більше років, необхідно віддавати перевагу довговічним керамічних і інших теплоэффективным випалювальних матеріалів.

Проведений аналіз підтвердив доцільність поділу вимог до рівня теплоізоляції зовнішніх стін на обов'язкові та добровільні. В технічний регламент та стандарт організацій у відповідності з Законом «Про технічному регулюванні» в якості обов'язкового необхідно ввести нормування рівня теплозахисних якостей зовнішніх стін з умов забезпечення санітарно-гігієнічної безпеки проживання громадян, визначається за формулою 1

СНиП П-3-79*. Результати розрахунків за цією формулою наведено в табл. 5,1-ий рядок. Обов'язкові вимоги, практично, у всіх регіонах країни можуть бути забезпечені застосуванням довговічних місцевих стінових матеріалів (цегла керамічна порожниста, цегла та камені пустотілі з пористої кераміки, силікатна повнотіла цегла на керамзитовом піску, легкі керамзитобетонні панелі, ячеистобетонные панелі і блоки, цегла з пенокераміки). Оскільки з застосуванням цих матеріалів забезпечується зведення довговічних зовнішніх стін з термінами служби 100-150 років і більше, то цілком припустимо деякий перевитрата тепла на опалення будівель, так як він окупиться меншими експлуатаційними витратами на ремонт зовнішніх стін, а також більш тривалим терміном служби будівлі і підвищеною комфортністю житлових приміщень.

Застосування конструкцій зовнішніх стін з рівнем теплозахисних якостей, що перевищують рівень вимог за санітарно-гігієнічної безпеки (обов'язкові вимоги), має здійснюватися на добровільній основі. Верхню межу рекомендованого рівня теплоізоляції за добровільним вимогам наведено у другому рядку. Його можна забезпечити застосуванням високоефективного довговічного цегли з пористої кераміки навіть у північних районах країни з температурою холодної п'ятиденки взимку -50°С. Перевищувати верхню межу рівня теплоізоляції наруж вих стін недоцільно, так як це не призведе до помітної економії енергоносіїв на опалення будинків з природною вентиляцією. Запропонований рівень теплоізоляції зовнішніх стін підтримується провідними фахівцями країни.

слід розглянути, як реально споживач може повернути під час експлуатації у вигляді зекономленої теплової енергії зроблені додаткові одноразові витрати на підвищення рівня теплоізоляції зовнішніх стін. На жаль, існуюча система оплати за опалення квартир не дозволяє це зробити. Основна причина - відсутність у виробників зацікавленості в економії тепла. Без наявності приладів обліку та регулювання відпустки тепла, на перший час хоча б в кожному будинку, а в подальшому з установкою лічильників тепла у кожній квартирі, неможливо вирішити гостро стоїть проблеми економії енергоносіїв у житлово-комунальному комплексі країни. Але для цього потрібні кошти, і вони повинні вже зараз вкладатися на стадії розробки проектних рішень будівель. Вони значно менше витрачаються на утеплення стін. Якщо у надземної частини будівлі вартість зовнішніх стін становить 14,6 - 16,2%, то вартість опалювальної системи з автоматичним і контролює апаратурою становить 2,2%. Навіть збільшення витрат в 2-3 рази на вдосконалення опалювальної системи, оснащення її додаткової регулюючої та контролюючої апаратурою, збільшить вартість надземної частини не більше ніж на 3%. А якщо цю частку зіставити з ринковою вартістю реалізованого житла, то загальні витрати на встановлення більш досконалого інженерного обладнання будуть становити менше 1% від вартості сучасного багатоповерхового будинку. Тому, вже на стадії проектування в обов'язковому порядку необхідно передбачити обладнання всіх квартир теплолічильниками. Виконання цих заходів, за даними академіка РААСН Чистовича С. А., Лапир М. А., к. т. н. Ливчака в. І. та інших провідних фахівців з опалювальним системам, дозволить скоротити витрату тепла на опалення на 60-70%. Ще більший резерв закладений у змісті теплових мереж на необхідному якісному рівні та забезпечення їх безаварійної роботи. Отримана таким способом економія тепла на порядок перевищує економію тепла за рахунок надмірного додаткового утеплення зовнішніх стін. А, найголовніше, позбавить від додаткових витрат на проведення капітальних ремонтів будівель.

Необхідність якнайшвидшого вирішення поквартирного обліку витрат тепла підтверджується незадоволеністю населення існуючою системою стягування з мешканців плати за опалення квартир. Ставки за опалення 1м2 опалювальної площі мають тенденцію до значного зростання. Так, р. в Києві в 2001 р. вона становила 5 грн. 40 коп.; у 2002 р. - 6 грн. 60 коп.; у 2003 р. - 7 грн. 40 коп.; з 2004 р. - 9 грн. (без урахування дотацій). Якщо сім'я займає в 9-поверховому будинку 3-кімнатну квартиру загальною площею 77,79 м2, то платить за опалення 7 грн. 40 коп. х 77,79 мг х 12 місяців = 6907 грн. 75 коп. Насправді ж, згідно з розрахунками СП 23-101-2000, вона повинна платити менше. Виходячи із загального потрібного кількості на опалення будівлі, рівного 2093476 МДж р. для Києва, ставка за 1м2 в місяць повинна складати 3 грн. 93 коп. (2064507 МДж / 5256 м2 = 392,8 МДж; 392,8 МДж х 0,12 грн.) / 12 місяців = 3 грн. 93 коп.). Річна оплата за опалення квартири складе: 3 грн. 93 коп. х 77,79 м2 х 12 місяців = 3668 грн. 58 коп. тобто переплата перевищує 88%. Але оскільки держава дає дотацію на оплату за опалення в розмірі 43%, то населення р. Москви розраховується за ставкою 4 грн. 20 коп., незначно перевищує 3 грн. 93 коп. Тому ця переплата населенням не відчувається. Її відчувають мають друге житло, оплачуваний за законом без дотації. Але при планованому зняття дотації цю різницю відчує все населення. Не викликає сумніву, що ці додаткові гроші витрачаються за цільовим призначенням, в тому числі на ремонт і експлуатацію теплових мереж. Але при сформованій системі, коли ставки за тепло нестримно зростають, а поквартирний облік витрат тепла відсутня, споживачу, який придбав квартиру з підвищеними теплозахисними якостями зовнішніх стін, не представляється можливим зроблену повернути переплату у вигляді зекономленої теплової енергії на опалення.

Склалася неблагополучна обстановка в житлово-комунальному комплексі країни призвела до питомим тепловим витрат на опалення будівель, в 2-3 рази перевищує ці витрати в зарубіжних країнах з рівнозначними кліматичними умовами. Основна причина відмінності полягає в незадовільному утриманні житлового фонду. Вдома не оснащені якісним інженерним обладнанням, що дозволяє здійснювати контроль та регулювання відпустки тепла. У будинках встановлені вікна з підвищеною повітропроникністю. В аварійному стані перебувають теплові мережі. У протиріччя з реальністю, в нашій країні, щоб поправити положення справ в енергоспоживанні будівель, пішли шляхом підвищення теплозахисних якостей зовнішніх стін і перекриттів з 2000 р. в 3-3,5 рази порівняно з нормами, що діяли до 1995 року. Прийняте рішення неодноразово піддавалося критиці провідними вченими [12, 14-19]. Авторам змін № 3 СНиП II-3-79* було відомо про неможливість виконання нових вимог [5,6]. І вони дуже швидко від них стали відступати, але в комерційних інтересах. При розробці перших ТСН вони стали дозволяти знижувати FT стін на 15-20%, потім більше, а з 2003 р. знизили його майже в два рази. Наприклад, у ТСН 23-340-2003 (С-Петербург) для стін житлових будівель дозволили приймати R"p рівним 1,76 м2 °С/Вт замість 3,08 м2 °С/Вт. Аналогічний крок зроблений і в р. Києва. Причому таке значне зниження допускається в разі, якщо питома потреба теплової енергії на опалення будівлі виявиться менше необхідного значення всього лише на п'ять чи трохи більше відсотків.

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,)