ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы:
Теплоизоляционные материалы существенно улучшают комфорт в жилых помещениях. Важнейшей целью теплоизоляции строительных конструкций является сокращение расхода энергии на отопления здания. Традиционные системы теплоизоляции на основе минеральной ваты, пенополистирола, стекловолокна, столь популярные ранее, в настоящее время исчерпали свои возможности.
Перспективы применения жидкой изоляции в различных сферах промышленности и строительства огромны.
Для подавляющего большинства регионов необъятной России морозные зимы есть суровая климатическая норма.
Мало какие из всех стран мира так же остро нуждаются в утеплителях различного назначения, как Россия - страна сурового климата. Потому и самую высокую потребность в современных, эффективных и в то же время экологически чистых теплоизоляционных материалах мы наблюдаем в строительной индустрии.
В связи с ускорившимся ростом цен на энергоносители едва ли не главную ценность приобрели вопросы повышения энергоэффективности как жилых, так и производственных сооружений. Первое на этом пути - эффективная теплоизоляция.
1. Системы теплоизоляции нового поколения действительно направлены на то, чтобы свести на нет возможный ущерб окружающей среде и здоровью человека. К тому же современные теплоизоляционные технологии и материалы подразумевают сокращение теплопотерь, что имеет главной целью существенное уменьшение потребления топлива, а это, в свою очередь, должно вести так или иначе к заметному сокращению выбросов вредных веществ в атмосферу.
. Внедрение новейших технологий и производство современных материалов теплоизоляции позволяет многократно сэкономить денежные средства на отопление (либо кондиционирование) разного рода зданий и сооружений.
. Технологичность теплоизоляционных продуктов повышается. Сегодня их применение уже позволяет весьма сократить время, требуемое на выполнение работ. Растущая продолжительность сроков эксплуатации новых материалов утепления позволяет свести к минимуму затраты на улучшенную изоляцию, сократить ремонтные издержки.
По имеющимся данным, в большинстве зданий, относящихся к советской застройке, теплопотери составляют в среднем порядка 40% и, всячески пытаясь удержать в жилище желанное тепло, мы увеличиваем его расход за счет разного вида отопительных конструкций. В итоге растут и наши расходы.
На собственно отопление сегодня в среднем затрачивается порядка 60% всей энергии. Но тепло постепенно, но неуклонно проникает через различные строительные конструкции (включая стены, пол, и кровлю, окна, двери) в окружающую среду. Как максимально избежать этих потерь, уменьшить утечку тепла из наших домов - это и есть область исследования новых и новейших теплоизоляционных технологий.
Всем хорошо известно, что главный показатель утеплителя - его теплопроводность. Данный показатель у разных материалов разнится. Конкретные данные можно найти на сайтах производителей. А в житейском общепринятом варианте утеплитель обычно сравнивается с кирпичной стеной. Все мы слышали не раз сравнение о том, что всего лишь 5-сантиметровый слой пенополистирола практически эквивалентен толщине кирпичной кладки в 80 см. Соответственно, 10 см того же пенополистирола будет равен по теплу 160 см кладки из кирпича. Характеристики прочих достаточно распространенных утеплителей, возможно, дадут некоторое отклонение от вышеприведенного примера.
Рациональное потребление энергоресурсов год от года становится все более актуальной и обсуждаемой проблемой общества.
По статистическим данным, потребности России в эффективных утеплителях только в жилищном секторе строительства составляют сегодня примерно 25-30 млн. куб.м. Вполне реально если не сейчас, то в будущем удовлетворять такую потребность преимущественно за счет отечественных материалов.
Один из неизбежных путей увеличения энергоэффективности - применение теплоизоляционных материалов нового поколения. Сегодня мировой рынок теплоизоляции оценивается экспертами в $30 млрд. И эта цифра стремительно растет. Как утверждают эксперты, цифра эта может быть удвоена буквально в ближайшие 10 лет, т.к. применять теплоизоляцию в строительстве уже совсем скоро станет практически делом обязательным.
Что касается России, то на текущий момент на ее долю приходится порядка 5% от общемирового потребления различных видов так называемых утеплителей, среди которых основную долю занимают такие материалы, как каменная вата, стекловолокно и пенопласт.
Справедливости ради нужно признать, что пока в этом направлении собственно российский производитель делает лишь первые робкие шаги. Но хочется надеяться, что именно они явятся залогом будущих реальных достижений и на этом поприще.
Так или иначе, российские и западные эксперты делают неплохие прогнозы развития в ближайшем будущем головных сегментов отечественного рынка теплоизоляционных материалов.
Экструзионный способ производства пенополистирола в силу ряда сложностей реализации начал развиваться на постсоветском пространстве только в последнее время.
Есть исследования, полагающие, что тренд последних лет заключается в увеличении доли легких утеплителей (в первую очередь это будет справедливо в отношении стекловолокна и пенополистирола), в общем объеме строительной теплоизоляции сохранится в среднесрочной перспективе.
Наши специалисты констатируют, что в настоящий период на российском рынке пенопластов, выпускаемых для теплоизоляционных целей, преимущественная доля принадлежит беспрессовым видам пенополистирола. Здесь в качестве отступления стоит заметить, что производство беспрессового пенополистирола (ПСБ) было освоено еще советской индустрией в далеком 1958 г., спустя три года запущены производственные линии по выпуску самозатухающего пенополистирола (ПСБ-С). Что касается экструзионного способа (а он позволяет получать значительно более качественную продукцию), в силу разного рода сложностей реализации данная технология начала свое развитие на постсоветском пространстве лишь в последние годы. Основными поставщиками экструдированного ППС на отечественный рынок являются завод «Пеноплэкс» в Кириши, а также компании «Доу Кемикэл», БАСФ («Стиродур») и др.
Компания ROCKWOOL, имеющая в России обширный производственный комплекс, сегодня один из мировых лидеров в изготовлении негорючей теплоизоляции из каменной ваты
Помимо ведущих производителей и поставщиков на отечественный рынок, таких крупных компаний, как «Стройпластмасс», специализирующейся на производстве вспененных пластиков; «Кнауф», выпускающей не только минеральную вату под одноименным брендом, но также и сухие строительные смеси, штукатурные машины, тепло- и энергосберегающие изоляционные материалы, на рынке присутствует и множество мелких производителей.
На сегодняшний момент на территории страны действует несколько десятков производителей теплоизоляционных материалов. Отечественный рынок теплоизоляции считается умеренно-концентрированным.
Благодаря своим уникальным свойствам вспененные пластики высоко востребованы в строительстве в качестве эффективных изолирующих материалов
При этом большая часть продаж приходится на продукты зарубежных компаний, которые вполне успешно развивают в России собственное производство. Выделяются на общем фоне такие крупнейшие игроки внутреннего рынка, как производитель минваты «Урса-Евразия», которая входит в испанский концерн Uralita Group и занимает в натуральном выражении примерно 20% рынка. Это и компания по производству каменной (базальтовой) ваты марки Rockwool Russia, являющаяся российским подразделением солидного датского концерна Rockwool, мирового производителя изделий на основе минеральной ваты; компания теплоизоляционных материалов «Сен-Гобен Строительная Продукция Рус», представляющая в РФ одноименный французский концерн Saint-Gobain.
Вопросы утепления нашего жилища - один из важных
приоритетов нашей жизни - грамотная теплоизоляция дает реальную возможность
существенно снизить расходы на отопление.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ТЕХНОЛОГИЙ
лакокрасочный жидкий теплопроводность изоляция
1.1 Виды теплоизоляционных
материалов
Органические- это торф, древесное волокно. Данные материалы могут использоваться для утепления только с внутренней стороны и при исключении высокой влажности в помещении, так как они подвержены гниению. Помимо натуральных к органическим видам теплоизоляционных материалов можно отнести пенопласт, пенополистирол, пенополиэтилен. Они не боятся влажности, но не отличаются повышенной огнестойкостью.
Неорганические - стекловолокно, минераловатные утеплители, пеностекло, ячеистые бетоны, базальтовое волокно. Чаще других используется минеральная вата и минераловатные плиты. Материал обладает огнестойкостью и высокой паропроницаемостью. Если же планируется утепление помещения с повышенной влажностью, используют неорганические материалы с гидрофобизирующими добавками.
Смешанного типа - вермикулит, асбест, перлит и другие материалы из вспученных горных пород. Утеплитель отличается высокой стоимостью и поэтому используется реже двух первых видов.
Для теплоизоляции трубопроводов, находящихся в межстеновом пространстве каркасного дома используют специальные «рукава» из утеплителя повышенной плотности.
Современный рынок насыщен разнообразными материалами
для теплоизоляции дома - они различаются как по качеству, так и по удельному
весу, тепловому сопротивлению и цене. Сегодня конкретный материал выбирают не
только по его качественным характеристикам, но и в зависимости от его
экологичности и эргономичных свойств.
1.2 Сравнение
теплоизоляционных материалов
Основные характеристики теплоизоляционных материалов - это теплопроводность, пористость, плотность, паропроницаемость, влажность, водопоглащение, биостойкость, огнестойкость, прочность, температуростойкость и удельная теплоёмкость. Выбирая лучший теплоизоляционный материал, нужно внимательно изучить его сравнительные характеристики.
Коэффициент теплопроводности. Он равен такому количеству теплоты, которое за 1 ч пройдет сквозь 1 м материала площадью 1 м2 при разнице температур внутри и снаружи строения в 10 °С. Этот показатель характеризует теплопроводность и измеряется в Вт/ (м х °С) или в Вт/ (м х К). Показатель зависит от уровня влажности материала, так как вода проводит тепло лучше воздуха. Другими словами, мокрый и даже сырой материал не будет выполнять свою основную функцию по теплоизоляции.
Помимо этого теплопроводность зависит от структуры, пористости, химического состава материала и его температуры.
Пористость. Под пористостью понимается доля пор в общем объеме теплоизоляционного материала. Бывают поры мелкие, крупные, закрытые и открытые. Важен их тип и равномерность распределения в материале.
Плотность. Измеряется в кг/м3 и указывает на соотношение массы материала и занимаемого им объема.
Паропроницаемость. Указывает на количество пара, которое проходит через 1 м2 материала толщиной в 1 м за 1 ч. Водяной пар измеряется при этом в мг, а температура воздуха по разные стороны материала принимается за одинаковую.
Влажность. Указывает на объем влаги в материале. Еще одна важная характеристика - сорбционная влажность. Под ней понимается равновесная гигроскопическая влажность в условиях различных температур и относительной влажности воздуха.
Водопоглощение. Это количество воды, которое может поглотить материал и удержать в порах при прямом контакте с влагой. Чтобы улучшить этот показатель, к некоторым материалам (например, минеральной вате) добавляют специальные вещества, отталкивающие влагу. Этот процесс называется гидрофобизация.
Биостойкость. Микроорганизмы размножаются там, где есть повышенная влажность. Материал с повышенной биостойкостью способен противостоять воздействию грибков, микроорганизмов и некоторых насекомых.
Огнестойкость. Существуют принятые показатели пожарной безопасности: дымообразующая способность, горючесть, воспламеняемость и токсичность продуктов горения. Чем дольше материал может выдерживать воздействие высоких температур, тем выше его огнестойкость.
Прочность. Этот показатель помогает выяснить, окажет ли на материал существенное влияние его транспортировка, складирование и монтаж. Предел прочности колеблется от 0,2 до 2,5 МПа.
Температуростойкость. Устойчивость материала к температурному воздействию. Показатель отражает температуру, после воздействия, которой материал изменит свои свойства, структуру и потферяет прочность.
Теплоемкость (удельная). Измеряется в кДж/ (кг х °С) и
указывает на количество теплоты, аккумулированное теплоизоляционным слоем.
Морозостойкость. Показатель указывает на способность материала выдерживать
изменения температуры, замораживаться и оттаивать без нарушения основных
свойств.
.3 Современные
теплоизоляционные материалы
.3.1 Базальтовые плиты
Базальтовые минеральные плиты сегодня занимают одно из первых мест по объему потребительского спроса. Основная область применения - утепление и теплоизоляция. Без этого материала не обходится возведение жилых зданий и сооружений, объектов промышленного назначения.
С применением базальтовых плит и ваты осуществляется теплоизоляция трубопроводов, сантехнического и отопительного оборудования. Этим же материалом утепляются поверхности внутри и снаружи помещений: кровля, полы, стены, мансарды, подвалы
Хорошие теплоизоляционные характеристики базальтовых плит обусловлены низкой теплопроводностью воздуха. Разнонаправленная волокнистая структура полностью исключает свободное передвижение теплых воздушных масс внутри материала. Плиты теплоизоляционные базальтовые в сухом состоянии обладают коэффициентом теплопроводности в пределах 0,04-0,047 Вт/(м∙ºС).
Достоинства таких плит:
· низкое влагопоглощение и высокая прочность;
· высокая огнестойкость (материал может выдержать температуры до 1000°С);
· устойчивость к деформации и долговечность.
Плиты используются для теплоизоляции фасадов, панелей,
фундаментов и кровель многоэтажных строений.
1.3.2 Пеностекло
Впервые этот материал был получен экспериментальным путем в 30-ых годах прошлого века в России. Однако использовать его в качестве теплоизолятора начали намного позже.
Пеностекло имеет две основные формы: гранулы и блоки (плиты). Технология производства пеностекла разных видов немного отличается. Во всех случаях основным сырьем выступает готовое стекло - бой бутылочного, оконного и прочих видов.
Таким образом, кроме производства теплоизолятора, происходит еще и процесс утилизации части твердых бытовых отходов. Известно, что стекло практически не подвержено разложению с течением времени, а потому накапливается в окружающей среде.
Если сравнивать пеностекло с древесиной, то последняя в два раза хуже защищает от холода. А минеральная вата проигрывает в этом отношении на 20-30%. Такой уровень теплопроводности объясняется тем, что структура утеплителя представляет собой огромное количество замкнутых ячеек, которые разделены тоненькими перегородками. Пористость пеностекла высока - до 95 %. Теплопроводность пеностекла составляет 0,04 Вт/(м∙ºС).
Его основные достоинства:
· водостойкость, прочность и легкость обработки;
· морозостойкость и несгораемость;
· длительный срок эксплуатации;
· химическая нейтральность и биологическая стойкость.
· обладает высокой стоимостью и поэтому в основном применяется на промышленных объектах;
· не пропускает воздух.
1.3.3 Эковата
Состав целлюлозной ваты (эковаты) неоднороден. Большую часть занимает древесное волокно - 80 %, меньшую - антипирен (борная кислота) - 12 %, антисептик (тетраборат натрия) - 7 %. Материал обладает мелкозернистой структурой. Поддается мокрому и сухому методу укладки. Для мокрого способа требуется специальное оборудование, так как вату выдувают. Сухой способ выглядит проще: материал засыпают и трамбуют до необходимой плотности.