3 2 , 2 Л Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Технология бетона и строительные материалы» А.Э. Змачинский О.Г. Галузо ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ КУРС ЛЕКЦИЙ М и н с к 2 0 0 7 Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Технология бетона и строительные материалы» А.Э. Змачинский О.Г. Галузо О С Н О В Ы Э Н Е Р Г О С Б Е Р Е Ж Е Н И Я В С Т Р О И Т Е Л Ь С Т В Е КУРС ЛЕКЦИЙ Рекомендовано учебно-методическим объединением высших учебных заведений Республики Беларусь по образованию в области строительства и архитектуры в качестве учебно-методического пособия для студентов строительных специальностей учреждений, обеспечивающих получение высшего образования М и н с к 2 0 0 7 69 У-ДО 69.00<1.183 (075.8) Б Е К З О я ! 3-69 Рецензенты: М.И. Кузьменков, Э.И. Батяновский Змачинский, А.Э. 3 69 Основы энергосбережения в строительстве. Курс лекций: учеб- но-методическое пособие / А.Э. Змачинский, О.Г. Галузо. - Минск: БИТУ, 2 0 0 7 . - 2 2 7 с. ISBN 978-985-479-642-0. Конспект лекций дает представление об энергоресурсах, норма- тивных документах в области энергосбережения, о сущности энерго- сбережения, об эффективных теплоизоляционных материалах. В из- дании отражены основные мероприятия по энергосбережению в по- строенных зданиях и при производстве бетонных и железобетонных изделий, изложены основные понятия и принципы эффективного энергоиспользования, рассматриваются способы энергосбережения в строительстве. УДК 69.004.183 (075.8) ББК 38.1я7 ISBN 978-985-479-642-0 © Змачинский А.Э., Галузо О.Г., 2007 © БИТУ, 2007 Оглавление 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ 4 2. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА РЫНКЕ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ 31 3. ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЕ ЗАПОЛНЕНИЕ СОВРЕМЕН- НЫХ СВЕТОВЫХ (ОКОННЫХ) ПРОЕМОВ 103 4. СИСТЕМЫ УТЕПЛЕНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 149 5. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗ- ВОДСТВЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БЕТОНА 196 ЛИТЕРАТУРА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ»... 223 3 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ Во многих странах мира после энергетического кризиса 1973 года бы- ли приняты законы, касающиеся эффективного использования энергии. Важность снижения потребления энергоресурсов в Беларуси единодушно признается специалистами. Энергосбережение сегодня является стратегической задачей для страны. Есть надежда, что можно когда-нибудь если не «перегнать», то хотя бы «догнать» развитые страны по масштабу экономии энергоресурсов. Потребление энергии в жилом фонде Беларуси в 1,5-2 раза больше, чем в Германии и других соседних с республикой странах. Проблема, стоящая перед строителями, - снижение энергозатрат на отопление зданий. Она может быть решена только за счет эффективной теплоизоляции зданий и тепловых сетей, так как удовлетворение новых нормативов СНБ по термическому сопротивлению ограждающих кон- струкции не реально при применении традиционных материалов. Современная эффективная теплоизоляция может снизить на 1/3 потери тепла в зданиях по сравнению с традиционной. По подсче- там ученых, средства, вложенные в изоляционные материалы при реконструкции старых зданий, окупают себя за 5-6 лет: снижаются затраты на отопление, а при строительстве новых зданий тонкие, но хорошо изолированные стены обходятся дешевле неизолированных массивных. Есть и другая сторона дела - теплоизоляция создает здоровый климат внутри дома. Находящиеся в нем люди не испы- тывают дискомфорта от сквозняков и сырости. Изолировать здания можно как с внешней, так и с внутренней стороны, причем более надежной считается внешняя изоляция, которая практически устра- няет опасность появления конденсата. Внутреннюю используют в основном при реконструкции старых зданий, когда хотят сохранить облик фасада. Помещения с внутренней изоляцией быстрее прогре- ваются, т.к. каждое из них изолировано «автономно». 1.1. Основные термины, определения, понятия Закон Республики Беларусь «Об энергосбережении», № 190-3 при- нятый Палатой Представителей Республики Беларусь 19.06.1998 г. и подписанный 15.07.1998 г. Президентом А.Г. Лукашенко, определя- ет следующие основные понятия. 4 • Энергосбережение - организационная, научная, практиче- ская, информационная деятельность государственных органов, юридических и физических лиц, направленная на снижение расхода (потерь) топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в процессе их добычи, переработки, транспортировки, хранения, производства, использования и утилизации, или, по-другому: • Энергосбережение — это комплекс технических и организацион- ных мероприятий, направленных на уменьшение потерь энергии у по- требителя и уменьшение затрат у производителя потребляемой энергии. Приведенная ниже терминология принята МИРЭК (Мировая энергетическая конференция, 1990 г.). Энергосбережение - это не ограничение потребления энергоре- сурсов, не экономия ради экономии, а эффективное использование ТЭР за, счет введения новых, энергоэффективных, прогрессивных технологий и оборудования. Энергосбережение - комплекс мер для обеспечения эффектив- ного использования энергоресурсов. Энергетические ресурсы - это носители энергии. • Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) - совокупность всех природных и преобразованных видов топлива и энергии, исполь- зуемых в Республике Беларусь; т о п л и в н ы е - т.е. предназначенные для сжигания (окисления) - бурый и каменный уголь, антрацит, нефть, газ природный, торф, горючие сланцы, древесина; н е т о п л и в н ы е - энергия воды, ядерная энергия, а также час- тично энергия ветра, морских приливов и солнечной радиации. • Эффективное использование топливно-энергетических ресур- сов (ТЭР) - использование всех видов энергии экономически оправ- данными прогрессивными способами при существующем уровне развития техники и технологий и при соблюдении законодательства. Эффективное использование энергии представляет собой одно из средств, используемых для обеспечения необходимых энергоуслуг, таких как отопление или освещение, и носит название регулирова- ние потребления энергии. • Рациональное использование топливно-энергетических ресур- сов (ТЭР) - достижение максимальной эффективности использования 5 топливно-энергетических ресурсов при существующем уровне раз- вития техники и технологий и соблюдении законодательства. Рациональное использование энергии — расходование энергии, наиболее рациональным путем. • Показатель энергоэффективности - научно обоснованная абсолютная или удельная величина потребления топливно- энергетических ресурсов (ТЭР) (с учетом их нормативных потерь) на производство единицы продукции (работ, услуг) любого назна- чения, установленная нормативными документами. Энергоэффекгивность не означает запрета на расходование энерге- тических ресурсов. Она означает снижение или устранение неоправдан- ных потерь энергии в зданиях или организациях, но при том, чтобы тот же уровень энергоуслуг и комфорта обеспечивался с затратой меньшего количества энергии. Речь идет о рациональном их использовании. Масштабные отключения электроэнергии в Москве в 2005 г. по- казали, насколько мы зависим от благ цивилизации. Когда люди лишены возможности приготовить пищу, посмотреть телевидение, позвонить по телефону, воспользоваться лифтом, метро, да в мас- штабах не одного дома или квартала, а целого города, то привыч- ный уклад жизни нарушается самым серьезным образом, а боль- шинство предприятий и организаций просто не может работать. И это только из-за отсутствия электричества. Если же лишить мегапо- лис подачи воды, то вообще возникает угроза жизни людей. Что нам стоит дом построить, теплый и комфортный Если вы сейчас строите или покупаете жилье, то как долго пла- нируете в нем жить вы и ваши дети? Посчитали? А теперь соотне- сите эту цифру со следующей информацией. Согласно исследова- ниям компании British Petroleum при нынешнем уровне добычи и разведки нефти в России этого сырья хватит только на 22 года, а мировых запасов - на 41. Это наступит уже послезавтра. Неслучайно поэтому в Западной Европе все более актуальным ста- новится вопрос о строительстве домов с низким энергопотреблением. Это определение включает в себя целый комплекс технологий и меро- приятий, направленных на снижение энергопотребления. Но самым заметным и впечатляющим решением является отсутствие затрат энер- гии на отопление помещений. Не углубляясь в подробности, можно сказать, что воздух обогревается теплом, выделяемым бытовыми при- борами и людьми. И это технологии уже сегодняшнего дня. 6 Но сравнение даже средних жилых помещений в Скандинавии и в Беларуси показывает, что потомки викингов затрачивают в настоящее время на обогрев своих жилищ гораздо меньше энергии, чем мы. Поче- му? Вот лишь один из показателей. Средняя толщина эффективных теп- лоизоляционных материалов, применяемых сейчас в Швеции при воз- ведении стен жилых зданий, составляет 240 мм. Чтобы получить такое же термическое сопротивление потерям тепла для деревянной стены, бревно должно быть толщиной 685 мм, а стена из керамического эффек- тивного кирпича должна быть 3085 мм, т.е. более трех метров. Естественно, что применение больших толщин утеплителя эф- фективно только в каркасных конструкциях. Прежде всего в кар- касных конструкциях возможно применение легких мягких волок- нистых утеплителей. Это позволяет значительно уменьшить массу наружных стен, а следовательно, и стоимость здания в целом. Источники энергии - источники, из которых может быть полу- чена полезная энергия непосредственно или путем преобразований. • Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии - источ- ники электрической и тепловой энергии, использующие энергетиче- ские ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энер- гию ветра, солнца, редуцируемого природного газа, биомассы (вклю- чая древесные отходы), сточных вод и твердых бытовых отходов. В Мядельском районе в деревне Комарово (Беларусь) уже реали- зовано несколько успешных проектов по использованию возобнов- ляемых источников энергии (ветряные установки в поселке Друж- ная, производство теплоизоляционных материалов - матов из ка- мыша в деревне Занарочь, отопительные установки на древесном топливе). Существует проект использования в Беларуси в качестве топливного материала отечественного рапсового масла. Вторичные (побочные) энергоресурсы (БЭР) - это носители энергии, образующиеся в ходе производства, которые могут быть повторно использованы для получения энергии вне основного тех- нологического процесса. Это - отработанные горючие органические вещества; городские и промышленные отходы, городской мусор; теплота отходящих га- зов; горячие отработанные теплоносители, доменный газ, теплота отработанных горячей воды и пара; отходы сельхозпроизводства. Редуцирование - понижение давления газа с помощью редукторов, вентилей. 7 ВЭР - энергия, получаемая в ходе любого технологического процесса в результате недоиспользования первичной энергии или в виде побочного продукта основного производства и не применяе- мая в этом технологическом процессе. Природные источники энергии подразделяются: 1) на возобновляемые источники энергии, которые характеризуются отсутствием естественных возможностей накопления энергии, и поэто- му использование их возможно по мере возникновения в них энергии. Эти источники можно разделить на две группы: • естественные, в производстве которых лежит получение энер- гии Солнца (гидроэнергия, геотермальная, ветровая энергия, древе- сина и энергия биомассы), • антропогенные, куда входят тепловые, органические и другие отходы деятельности человечества; 2) традиционные (невозобновляемые) энергетические ресурсы - это естественно образовавшиеся и накопившиеся в недрах планеты запасы веществ, способные при определенных условиях высвобож- дать заключенную в них энергию. Это все виды ископаемого топли- ва (каменный уголь, нефть, газ, торф), при сгорании которого рас- ходуется кислород, выделяется прямо либо косвенно используемое людьми тепло (его преобразуют) и вредные продукты сгорания: га- зообразные (СО, С02, оксиды серы, азота и др.) и твердые (пыле- видные и компактные). Процесс получения энергии из топлива не- гативно влияет на экологию в первую очередь атмосферы (напри- мер, возрастание содержания С02 вызывает климатические измене- ния - парниковый эффект, уменьшение содержания 0 2 - одна из причин образования «озоновых дыр» - окон, через которые опасные для всего живого ультрафиолетовые излучения достигают Земли). Прирост торфяного слоя болот составляет 1 мм в год. А наши болота - «легкие Европы». ГЭС перекрывают реки и нарушают тысячелетиями сложившийся водный экологический баланс. ТЭЦ осуществляют посто- янные вредные выбросы в атмосферу. Особыми видами истощаемых энергетических ресурсов являют- ся расщепляющиеся (радиоактивные) вещества, находящиеся в не- драх нашей планеты. На первый взгляд ядерное топливо (уран) - это очень привлекательный источник энергии, поскольку выделение энергии тепла происходит без вовлечения в этот процесс расходуемых 8 элементов атмосферы и в идеале атомная электростанция — эколо- гически чистый источник энергии. Наша цивилизация уже прошла 0ИК эйфории по этому поводу. В действительности оказалось, что экологическая безопасность АЭС относительна, зависит не только от безукоснительного соблюдения технологических режимов, но и от надежности элементов оборудования. Срок службы оборудова- ния АЭС оказался по этой причине в 2-3 раза меньше расчетного, демонтаж, замена элементов этого оборудования более дороги, чем сооружение новых станций. Практически не решена проблема захо- ронения радиоактивных отходов и изношенного оборудования ра- диоактивной зоны. Опыт Чернобыля является убедительной иллю- страцией дорогой цены, которую приходится платить за АЭС. Другим (альтернативным) способом использования энергии расще- пляющихся материалов является использование тепла земных недр. . • Пользователи топливно-энергетических ресурсов в Республике Беларусь - субъекты хозяйствования независимо от форм собственно- сти, зарегистрированные на территории Беларуси в качестве юридиче- ских лиц или предпринимателей без образования юридического лица, а также другие лица, которые в соответствии с законодательством Рес- публики Беларусь имеют право заключать хозяйственные договоры, и граждане, использующие топливно-энергетические ресурсы. • Производители топливно-энергетических ресурсов — субъек- ты хозяйствования независимо от форм собственности, зарегистри- рованные на территории Республики Беларусь в качестве юридиче- ских лиц, для которых любой из видов ТЭР, используемых в рес- публике, является товарной продукцией. Согласно закону «Об энергосбережении» субъектами отношений в сфере энергосбережения являются юридические и физические ли- ца (пользователи и производители топливно-энергетических ресур- сов), осуществляющие следующие виды деятельности: i • добыча, переработка, транспортировка, хранение, производст- во, использование и утилизация всех видов топливно-энергети- ческих ресурсов; • производство и поставка энергосберегающих и энергопотреб- ляющих оборудования, машин, механизмов, материалов, а также приборов учета, контроля и регулирования расхода топливно- энергетических ресурсов; 9 • проведение научно-исследовательских, опытно-конструкторс- ких, опытно-технологических, экспертных, специализированных, монтажных, наладочных, ремонтных и других видов работ (услуг), связанных с повышением эффективности использования и эконо- мии топливно-энергетических ресурсов; • информационное обеспечение юридических и физических лиц, подготовка кадров для сферы энергосбережения; • разработка и внедрение эффективных систем управления энергосбережением и средств контроля за эффективным использо- ванием топливно-энергетических ресурсов. • Учет топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Весь объем добываемых, производимых, перерабатываемых, транспортируемых и потребляемых топливно-энергетических ре- сурсов подлежит обязательному учету. Порядок и условия оснащения пользователей и производителей топливно-энергетических ресурсов приборами учета их расхода, а также порядок разработки и утверждения правил пользования элек- трической и тепловой энергией, природным и сжиженным газом, продуктами нефтепереработки устанавливаются правительством Республики Беларусь. • Образование и подготовка кадров для сферы энергосбе- режения. Высшие, средние специальные и профессионально-технические учебные заведения, а также учреждения повышения квалификации и переподготовки кадров в программах по обучению и подготовке специалистов в области энергообеспечения должны предусматри- вать соответствующие курсы по энергосбережению. Еще в 1989 г. в БССР никто не считал, что стены нужно утеп- лять, а теперь это первоочередная потребность. Многие владельцы коттеджей, которые сэкономили на теплоизо- ляции дома, в дальнейшем несут неизмеримо большие расходы на отопление. Если учесть ситуацию с энергоресурсами и ценами на нефть, то ситуация для Республики Беларусь представляется очень сложной. В 1992 г. бывший Государственный комитет по строительству Республики Беларусь утвердил нормы и рекомендации на тепловое сопротивление элементов зданий. 10 Однако панельных конструкций, которые соответствуют новым нормам, нет до сих пор. Кроме того, теплопотери через уплотнения в окнах не нормиру- ются вообще. В Норвегии, Дании, Нидерландах, США, Швеции и других стра- нах уже построены десятки тысяч домов, которые полностью или частично обогреваются за счет альтернативных источников энергии (солнечная энергия, ветер, вода). У нас такого опыта нет. В Германии строительные организации и домовладельцы несут совместную ответственность за энергопотребление дома. Как правило, теплоизоляция большинства белорусских домов не соответствует требованиям стандартов. Термическое сопротивление (тепловое сопротивление) RT - способность тела (его поверхности или какого-либо слоя) препятст- вовать распространению теплового движения молекул. Различают полное термическое сопротивление: RT ~ j/^ - величину, обрат- ную коэффициенту теплопередачи к, и поверхностное термическое сопротивление - величину, обратную коэффициенту теплоотдачи. Термическое сопротивление (сопротивление теплопередаче, со- противление теплопроводимости стенки) однородной ограждающей конструкции или слоя многослойной конструкции равно отноше- нию толщины слоя 8 к его коэффициенту теплопроводности X: Дх = - ^ - , ( м 2 К ) / В т , Kff где 8 или d - толщина слоя утеплителя, м; A.eff — эффективная теплопроводность однослойной композиции или теплоизоляционного слоя, зависит от средней плотности ро, влажности W и температуры материала t\ Ks=f(Po,W,t). Эта формула в рекламных проспектах и буклетах, предлагаемых фирмой ROCKWOOL, представляется как «Супер формула». 11 Термическое сопротивление сложной системы (например, мна гослойной тепловой изоляции) равно сумме термических сопротив лений отдельных слоев. Термическое сопротивление численно равно температурном] напору, необходимому для передачи единичного теплового поток: (равного 1 Вт/м2) к поверхности тела или через слой вещества; вы ражается в (м2 К)/Вт или (м2 С)/Вт. Есть отличия в единицах измерения в разных нормативных да кументах: Для вычисления коэффициента теплопроводности каменны? материалов в воздушно-сухом состоянии используется формулг В.П. Некрасова: или вместо d в формулу В.П. Некрасова можно подставить р0 (в г/см3). Степень теплопроводности материала характеризует коэффици- ент X, который численно равен количеству тепла, проходящего че- рез стену толщиной 1 м и площадью 1 м2 за 1 час при разности тем- ператур противоположных поверхностей стены в 1 К: Вт / (м • °С) - в СНБ 2.04.01.97; Вт/ (м К ) - в ГОСТ 7076 Р. А, = 1,16 Vo,0196 + 0 , 2 2 d 1 - 0,16, Вт/(м -°С), где d - относительная плотность: d = РОмат Рводы X = . , Вт/(м • К), где Q - количество тепла, Дж; 8 - толщина материала, м; 12 А - площадь сечения, перпендикулярного направлению теплово- 2 ГО потока, м , (ti - h) - разность температур, К; Т - продолжительность прохождения тепла, ч. Чем больше величина сопротивления теплопередаче R, тем эф- фективнее утеплитель и более энергосберегаем дом (рис. 1). неутепленный МАЗУТ IWIpoOWM ООООлктрос ГАЗ псцмАинм* 6800 «г» УГОЛЬ notpefirt 2$40wtan elSOwM» МАЗУТ 1720 лифоа 4290 птрм \ ГАЗ шцоВпоимо 1950 м* 4вв0 М5 Рис. 1.1 В зарубежной технической литературе используется иное понятие коэффициент теплопередачи (КТП), тепловая проводимость стенки: к = — 5 Вт/(м -К), 5 т.е. Rт 13 КТП надо снижать. Например, если к = 1,8 Вт/(м2 • К), то соот- ветственно RT = 0,56 (м2 • К)/Вт. КТП- единица, которая обозначает прохождение теплового пото- ка мощностью 1 Вт сквозь элемент строительной конструкции пло- щадью 1 м2 при разнице внутренней и внешней температуры в 1 К. 1 Вт/(м • °С) = 0,86 ккал /(м • ч • °С); 1 ккал/(м • ч • °С) = 1,16 Вт/(м • °С). Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций жи- лищного фонда Беларуси, построенного в основном в 60-90-х годах XX века, Rx = 0,8... 1,74 (м2 -°С)/Вт. В СНБ 2.04.01-97 приведены численные значения RTHOpM- норма- тивного (требуемого) сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций (табл. 1,1). В России (для Москвы) 3,2 (м2 -°С)/Вт. Таблица 1.1 Значения нормативного сопротивления теплопередаче Ограждающие конструкции Нормативное сопротивление теплопередаче Лг„орм>(м2-0С)/Вт, не менее Для энерго- сберегаю- щего дома ^ т норм А Строительство Наружные стены крупнопанельных, каркасно- панельных и объемно-блочных зданий > 2,5 >4 ,0 Наружные стены монолитных зданий > 2 , 2 > 4 , 0 Наружные стены из штучных материалов (кир- пич, шлакоблоки и т.п.) >2 ,0 >4 ,0 Совмещенные покрытия, чердачные перекры- тия (кроме теплых чердаков) и перекрытия над проездами, мансарды > 3 , 0 > 6 , 0 Заполнения наружных световых проемов > 0 , 6 Деревянные окна >0 ,7 Б. Реконструкция, ремонт Наружные стены > 2 , 0 От принятого сопротивления теплопередаче RT зависят толщина наружных стен и расход топлива на отопление зданий (табл. 1.2). 14 В дополнении № 5 к Постановлению Государственного комитета по строительству от 07.04.1992 г. указаны рекомендуемые значения сопро- т и в л е н и я теплопередаче, в частности, не менее 3,5.. .5,0 (м2 • °С)/Вт для стен (новое строительство). Таблица 1.2 Необходимая толщина наружной стены для обеспечения сопротивления теплопередаче i?T= 2,0 (м2 • °С)/Вт Материал Толщина наружной стены, см 2 2 Железобетон 302 Керамзитобетон 132 Шлакобетон 94 Газо(пено)бетон 60 Полистиролбетон 20 Кирпич керамический обыкновенный 102 Кирпич керамический эффективный 78 Кирпич силикатный цельный 224 Кирпич силикатный утолщенный 152 Пенополистирол 10 Кирпич керамический обыкновенный + + «термошуба» (утеплитель) 38+5 Кирпич силикатный + «термошуба» 38+8 Кирпич керамический эффективный + + «термошуба» (утеплитель) 38+5 Таблица 1.3 Приведенное сопротивление теплопередаче заполнений наружных световых проемов (окон и балконных дверей) по СНБ 2.04.01-97 Заполнение светового проема Сопротивление теплопередаче RT, (м2 • °С)/Вт 1 2 Одинарное остекление в деревянных переплетах 0,18 Одинарное остекление в металлических переплетах 0,15 .Двойное остекление в деревянных спаренных переплетах 0,39 Двойное остекление в деревянных раздельных переплетах или поливинилхлоридных переплетах 0,42 15 Окончание табл. 1.3 1 2 Двойное остекление в металлических раздельных переплетах 0,34 Тройное остекление в металлических раздельных переплетах 0,46 Тройное остекление в деревянных раздельно-спаренных переплетах 0,55 Блоки стеклянные пустотелые размером 194 х 194 х 98 мм при ширине швов 6 мм 0,31 Профильное стекло швеллерного сечения 0,16 Профильное стекло коробчатого сечения 0,31 Блоки стеклянные пустотелые размером 244 х 244 х 98 мм при ширине швов 6 мм 0,33 Органическое стекло одинарное 0,19 Двухслойные стеклопакеты в деревянных или пластмассо- вых однокамерных переплетах 0,36 Трехслойные стеклопакеты (двухкамерные) из обычного стекла 0,52 Надо применять! Двухслойные (т.е. однокамерные) стеклопакеты + селектив- ное покрытие на внутренней поверхности стекла и заполне- ние межстекольного пространства аргоном (Аг). Они дороже, но это компенсируется экономией на отопление 0,7 Минимальные необходимые значения температуры приведены в табл. 1.4. Таблица 1.4 Нормативные значения температуры в помещениях Здания Помещения Расчетная температура воздуха, не менее, °С Относительная влажность воздуха, не менее, % 1 2 3 4 Жилые, общежития Жилые комнаты 18 55 То же Кухня 15 55 Тоже Вестибюль, общий коридор, лестничная клетка 15 55 Школы и школы- интернаты Классные помещения, учеб- ные кабинеты, лаборатории, актовый зал, клубная комна- та, кружковые помещения 18 55 Профессионально- технические, средние специальные и высшие учебные заведения Любого назначения 18 55 16 Окончание табл. 1.4 — 1 2 . 3 4 Лечебные учреждения Палаты для взрослых боль- ных, помещения для игло- терапии, палаты для тубер- кулезных больных 20 55 Административные и бытовые здания Управления, конструктор- ские бюро, общественные организации 18 50 То же Вестибюли, гардеробы уличной одежды, куритель- ные, уборные и умывальни- ки при них 16 50 То же Гардеробные для хранения всех видов одежды с непол- ным переодеванием 18 50 Последствия понижения температуры в помещении следующие: когда вместо 18 °С в квартире будет 15, а то и 12 °С, такая политика экономии вредная, разрушительная и чрезмерно затратная, потому что люди болеют, здания разрушаются, а расход топлива резко увеличива- ется (увеличивается расход газа, горячей воды и электроэнергии). Для экономии топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) необхо- димо сокращение расхода теплоты на отопление зданий. Теплопотери зданий существенно зависят от сопротивления теп- лопередаче RT наружных ограждающих конструкций и до настоя- щего времени неоправданно велики! Для Беларуси, которая должна расходовать значительную часть национального дохода на приобретение ТЭР, эта проблема весьма актуальна. Введенные 1.05.1998 г. в действие строительные нормы СНБ 2.04.01-97 «Строительная теплотехника» направлены на решение вышеуказанной проблемы и устанавливают по сравнению с ранее действующими нормами гораздо более высокие требования к уров- ню теплозащиты здания, приближающиеся к требованиям в зару- бежных странах с аналогичными климатическими условиями. Был издан целый ряд пособий по системам утеплений: 17 пособие 1-99 «Теплоизоляция наружных стен зданий эффектив- ными плитными материалами («термошуба»)» к СНиП 3.03.01.87 «Несущие ограждающие конструкции» (СКТБ «Сармат»); СНБ 2.04.01.96. «Теплотехнический расчет ограждающих конст- рукций» (с 01.01.1997 г.); ПЗ-2000 к СНиП 3.03.01-87. «Проектирование и устройство теп- ловой изоляции ограждающих конструкций жилых зданий». Это основной нормативный документ по системам утепления; П5-02 к СНиП 3.03.01-97. Система утепления «Радекс». Некоторые фирмы также издали свои пособия по системам утепления. Главная проблема энергосбережения в Беларуси, несомненно, психологическая. Для граждан Беларуси в XX веке ни во время их учебы в вузах, ни во время последующей работы задачи энергосбережения не бы- ли первоочередными. Нас всех теперь учит сама жизнь. 1.2. Энергосберегаемость Определение «энергосберегаемое здание» медленно доходит до нашего сознания. Энергосберегаемость становится .и должна быть очень существенной характеристикой здания, а в ближайшее время она должна быть критерием хорошего проекта и качества его ис- полнения. Собственнику и потребителю это поможет значительно сэкономить денежные затраты. Стоит напомнить, что: - энергоемкость - это количество энергии, потребленной на эксплуатацию здания в течение года, причем под потребленной энергией понимаем приток снаружи в здание всех видов энергии, в том числе солнечной, а также излучаемой от жителей и эксплуати- руемых устройств; - в качестве меры энергоемкости здания можно принять сезон- ный спрос на энергию, необходимую для отопления 1 м3 здания, т.е. показатель необходимого количества теплоты Е0, выраженный в кВт • ч/м3 в год или кВт • ч/м2 в год. Построенные ранее (70-е и 80-е годы XX века) и эксплуатируемые в Беларуси и соседней с ней Польше здания имеют Е0 > 220 кВт • ч/ м2 в год за отопительный сезон (180...400 кВт • ч/ м2 в год). 18 Например, сегодня в Польше строящиеся жилые здания характе- ризуются Е0 = 120... 180 кВт • ч/ м2 в год, а в соответствии с норма- тивными требованиями предельный показатель Е™рм, например, для проектируемого жилого здания должен составлять Е0 = 91...125 кВт - ч /м 2вгод. Для сравнения: в Германии £0норм = 80 кВт • ч/ м2 в отопительный сезон. Для Беларуси пока актуально снижение показателей по рас- ходу энергии хотя бы до £0норм =120 кВт • ч/ м2. Необходимо помнить, что принятие для отдельных ограждаю- щих конструкций сопротивления теплопередаче с обязательным R, мин еще не гарантирует достижения актуального критерия энерго- сбережения. Большой эффект дает агитация за энергосбережение среди населения. Как показывает мировой опыт, затраты на такую агитацию оку- пают себя многократно. Но более действенна другая система. Необходимо создать простую и всем понятную систему стиму- лирования энергосбережения для населения и работников жилищ- но-коммунального хозяйства. В Германии экономия - это государственная политика. Государ- ственные органы власти ФРГ отслеживают снижение расхода энер- гии, и там приняты специальные стандарты, которые регулярно об- новляются. Германские строители вышли на уровень строительства домов с расходом энергииЕ0=ЗО...Ю кВт • ч/м2в отопительный сезон. Не за горами перспектива создания домов с нулевым уровнем потребления энергии. Существует понятие «пассивный дом». Это дом, на отопление которого практически не требуется дополнительных теплоносите- лей. Немцы и шведы оборудуют дом таким образом, чтобы полно- стью исключить выброс тепла через вентиляцию, стены и окна. Тех- нологически несложная конструкция вентиляции позволяет легко обеспечить согревание поступающего в помещение воздуха почти до комнатной температуры во время его движения по специальному 19 трубопроводу, уложенному в грунт. Для отопления эффективно ис- пользуется энергия, выделяемая бытовыми приборами в процессе работы, тепловое излучение человеческого тела и прочие побочные источники тепла. Как подсчитали специалисты, в год человек выде- ляет 300 кВт тепла, а этого достаточно для поддержания нормаль- ной температуры в помещении. При хорошей теплоизоляции (которая в 5 раз превышает сред- нюю) этого достаточно, чтобы дом не имел потребности в дополни- тельных источниках обогрева. Окна, используемые в «пассивном» доме, изготовлены из пенополиуретана (ППУ), имеют двухкамер- ный стеклопакет, заполненный криптоном Кг или аргоном Ах, а на стекла нанесен слой серебряного покрытия для отражения выходя- щего тепла обратно в помещение. Кроме того, дом снаружи утеплен 40-сантиметровым слоем из пенополистирола, сделана теплоизоля- ция подвала и кровли. Все эти качества позволяют полностью ис- ключить влияние внешних погодных условий на внутреннюю тем- пературу и влажность воздуха в помещении. Большинство наших зданий, т.е. жилой фонд в Республике Бела- русь, имеет высокое удельное потребление теплоты: Е0 > 200...220 и до 300 кВт • ч/м2 в год на отопление, вентиляцию и горячее водо- снабжение. Это показатель для домов крупнопанельного домостроения (где была запроектирована минимальная стоимость 1 м2 жилья без учета эффективности пяти этажей) серии 1-335 и 1-464. Современные жилые дома должны быть рассчитаны на потреб- ление энергии Е0 = 80... 120 кВт • ч/м2 в год жилой площади. Передовые технологии должны обеспечить Eq- 60...70 кВт -ч/ м2 в год. Несложные технологические операции по снижению энергоем- кости следующие: • утепление перекрытий над подвалами; • утолщение утеплительного слоя кровли (теплая шапка на крышу), т.е. слой около 20 см, а также строительство домов широ- кокорпусными (15. ..16 м) снижают расход тепла на 20. ..25 %. 20 j} Германии правительство смогло заинтересовать население в конструкции жилья с применением энергосберегающих техноло- гий следующим образом: __ владельцу жилья, утепляющего наружные стены своего зда- ния слоем утеплителя в 12 см, выплачивается государственная по- моШЬ в 60 евро за 1 м2. Такая же цена - за установку 1 м2 нового те- плоэкономичного окна; - при утеплении внутренних стен 6-см слоем утеплителя - 1 2 20 евро за 1 м . 0 соседней с Беларусью Литве за отопление трехкомнатной квартиры жилец платит более 100 $ в месяц. Поэтому там жильцы сами настаивают на установке в их квартирах счетчиков тепла, что- бы иметь возможность это тепло (и свои деньги) экономить. В 2004 году в Минске должна была начаться реализация проекта по реконструкции зданий первой серии крупнопанельного домо- строения. Через десять лет, как обещают его исполнители, так на- зываемые «хрущевки» будут полностью переоснащены изнутри и преобразованы снаружи. Сейчас в Беларуси около 10 тыс. типовых пятиэтажек той эпохи. Из них около тысячи - в Минске. Иными словами, в таких домах проживают 5...7 % жителей столицы. Цифра сравнительно неболь- шая, но количество неприятностей, с которыми постоянно сталки- ваются как обитатели «хрущевок», так и городские власти, похоже, лидирует на фоне проблем всех остальных построек XX века. В послевоенные годы при тотальной нехватке жилья ставилась задача обеспечить им, и в кратчайшие сроки, как можно больше граждан. Идеологи СССР не нашли тогда лучшего решения, чем пожертвовать качеством жилья. В середине 1950-х годов целые микрорайоны росли прямо на главах во всех крупных городах страны. В Минске первые из них появились в районе улиц Волгоградской и Орловской. Счастливые новбселы и предположить не могли, с какими проблемами столк- нутся позже. По советским нормам эксплуатационный (негарантийный) срок Для водопроводных труб и прочих коммуникаций, установленных в «Хрущевках», равнялся 30 годам. То есть дома подлежали капиталь- ному ремонту еще в середине 1980-х годов. Однако с распадом СССР Реконструкция таких зданий отодвинулась на неопределенный срок. 21 А через несколько лет выяснилось, что из-за отсутствия системц утепления панельных пятиэтажек на отопление «хрущевок» расхц„ дуется в три раза больше энергоресурсов, чем, скажем, на построй ки 1970-х годов. Первое здание было отремонтировано в Минске й 1997 году при участии немецкого подрядчика с использованием не- мецких же материалов. В 1998 г. состоялось торжественное «пере- заселение» жильцов в утепленный дом № 54 по проспекту Пушки- на. Реконструкция действительно позволила перевести дом на ре- жим экономичного энергопотребления. Но устаревшую «начинку» дома не меняли, а значит, большинство проблем все же осталось. Подобные проекты не получили широкого распространения из- за огромных финансовых затрат, на которые не рассчитывал город- ской бюджет. И вот новый этап существования «хрущевок». В течение десяти ближайших лет они должны будут превратиться в комфортабель- ные места проживания. Уже в 2005 году в Минске должно было быть капитально отре- монтировано 226 тыс. квадратных метров морально устаревшей жилой площади. При этом объем бюджетного финансирования та- кой реконструкции - около 78 млрд. рублей. Как и всякий капитальный ремонт, модернизация будет заклю- чаться в первую очередь в ремонте несущих конструкций и тепло- вой реабилитации строений, то есть в обкладке их специальными блоками из минеральной ваты и нанесении полимерцементного де- коративно-защитного слоя. Цель подобного утепления - сократить теплопотери при отоплении домов. Также предполагается замена всех основных систем коммуникации обветшавших зданий и ре- монт непосредственно жилых помещений или квартир. Сейчас в Первомайском и Центральном районах г. Минска ведется поиск площадок для строительства многоэтажных домов, в которые, возможно, будут отселять жителей реконструируемых «хрущевок» на время реализации программы. В этих двухстах квартирах вынужден- ным переселенцам, возможно, придется провести по несколько меся- цев. Жильцы реконструируемых домов, в основном пенсионеры, осо- бого оптимизма по данному поводу, естественно, не испытывают. При разработке проекта был учтен опыт подобных реконструк- ций в других городах и странах бывшего СССР. В России, к приме- ру, в 2002 году была принята государственная программа по модер- 22 нгоации устаревшего жилого фонда в регионах. Однако, например в Перми и Екатеринбургу директиву свыше восприняли как призыв к проведению чисто косметического ремонта. Пожалуй, самой популярной мерой воздействия на ветхие строе- ния на просторах одной шестой части суши является капитальный ремонт с надстройкой мансард. Такая программа реализуется сей- час в Санкт-Петербурге. Необходимость надстройки мансарды мо- тивируется появлением «лишней» жилплощади, которая может по- мочь хоть как-то окупить огромные затраты на модернизацию. Од- нако у многих экспертов такие проекты вызывают серьезные опасе- ния: а выдержат ли старые конструкции массу еще одного этажа? В Москве к решению проблемы «хрущевок» подошли более ра- дикально: через несколько лет их не останется вовсе. Распоряжени- ем мэра Лужкова все старые панельные дома подлежат обязатель- ному сносу. Власти российской столицы объясняют это тем, что затраты на реконструкцию и постройку нового жилья примерно равны. В Литве все панельные дома исчезли. В Минске же идею сноса «хрущевок» не приняли, посчитав, что дешевле реконструировать здания в старых районах, чем создавать новую инфраструктуру для свежего жилья. К тому же оказалось, что модернизация домов в Беларуси почти в два (!) раза дешевле аналогичных работ в соседней России. Капитальный ремонт 1 м2 минского жилья стоит более 200 дол- ларов (для сравнения в Москве — более 400 долларов). Так что наи- более возможными представляются два варианта развития принятой программы: либо в ближайшем будущем внезапно кончатся деньги на ее реализацию, либо «капитальный» ремонт на практике превра- тится в обычный косметический. 1.3. Причины потери тепловой энергии при отоплении построенных и эксплуатируемых зданий Основными причинами теплопотерь при отоплении помещений в зданиях являются: 1. Низкая теплозащита ограждающих конструкций, включая и столярные изделия. Через окна и стены уходит 1/3 тепла. Наиболее значительные (высокие) теплопотери в зданиях проис- ходят через наружные стеновые ограждения (42 и 49 % для пяти- 23 и девятиэтажных зданий) и окна (32 и 35 % соответственно). До полнительные теплопотери вызывает также промерзание наружны) ограждающих конструкций зданий. 2. Нерациональные планировочные решения жилых зданий и цельв кварталов застройки, неправильное расположение зданий и соору жений при застройке (без учета солнечной стороны, требований по инсоляции помещений, «розы ветров»). Здание не должно был скучным ящиком! 3. Воздухообмен через наружные ограждения и через вентиля- ционные системы. 4. Большие потери в сетях теплоснабжения и отопления ц при транспортировке; отсутствие регулирования теплопотребления. 5. Недостаток приборов для учета расхода: • газа; • холодной и горячей воды. 6. Тарифы на энергоресурсы, не стимулирующие экономное рас- ходование. 7. Несовершенство систем инженерного оборудования, обеспе чивающих отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение. Они малоэффективны. 8. Не организован выпуск качественных и конкурентоспособна отечественных теплоизоляционых листовых материалов для тепло- вой реабилитации (санации) и для надстройки мансард. В XX векеЕ строительстве доминировали конструкции из неэнергоэффектийньи строительных материалов. Особенно это касалось ограждающих конструкций (стены, заполнения окон, балконов, покрытия), через которые происходят основные теплопотери. Кроме того, мало уде- лялось внимания рациональному использованию тепла возобнов- ляемых природных источников - солнца, ветра, геотермальных ис- точников и др. 1.4. Мероприятия по энергосбережению Постоянная работа по энергосбережению должна включать: 1. Использование местных и альтернативных видов топлива, уве- личение объемов замещения закупаемого за пределами республики топлива местными видами (дрова, древесные отходы, торфобрикеты). 24 После газовых потрясений в начале XXI века Республика Бела- русь серьезно озаботилась решением проблемы, поставленной вре- менем и обстоятельствами, - экономным расходованием энергии. Для начала правительство поставило задачу снизить на 20 % по- требление топливно-энергетических ресурсов в реальном, то есть не связанном с бюджетом, секторе экономики. Добиться этого можно несколькими способами, например, увеличив объем валового про- дукта, уменьшив при этом расход энергии. Это достаточно сложно, особенно если учесть, что Беларусь и так тратит на одну тысячу долларов ВВП (внутреннего валового продукта) всего 370 кг условного топлива (данные за 2001 год). Россия же - около 600 кг, Украина - 910 кг условного топлива. При этом на программы энергоснабжения из бюджета республики из расчета на каждого белоруса выделяется ежегодно четыре доллара, у соседей - около 10 центов. Больше всех заботятся об этом, как ни странно, такие богатые страны Европы, как Австрия и Германия. Они постоянно занимаются поиском нетрадиционных источников энергии, которые могут заменить так называемый мирный атом. Беларусь тоже решила начать использовать местные виды топ- лива. Правда, даже по самым оптимистических прогнозам, они мо- гут покрыть лишь 15 % потребности (около 500 тыс. тонн условно- го топлива в год), так что докупать придется много. Льготная Про- дажа газа населению постепенно отмирает. Есть у нас и своя нефть, но ее добыча с каждым годом будет сокращаться. Если в 2003 году добывалось около миллиона тонн, то в 2005 году эта цифра в два раза меньше: местные скважины себя исчерпали, а разработка но- вых залежей стоит дорого. В связи с этим планируется увеличить добычу торфа и полнее ис- пользовать лесные ресурсы. По подсчетам Комитета по энергоэффек- тивности при Совете Министров республики, из добываемых ежегод- но 15 млн. м2 древесины, идущих на производство мебели и целлюло- зы, 30...40 % - отходы, которые просто пропадают. Их решили ис- пользовать для целей теплоэнергоснабжения. Нашлись и готовые по- участвовать в эксперименте предприятия: «Молодечнолес», получив- ший для этого грант в три миллиона долларов из европейских эколо- гических фондов, «Стройдеталь» из Вилейки и птицефабрика «Олех- новичи». Все затраты на проект окупятся в среднем через три года. 25 Другие на первый взгляд заманчивые идеи и предложения Евро- пы для нас слишком рискованны и вряд ли оправданны. Немецкое правительство, чтобы поддержать своих сельхозпроизводителей, отапливает рейхстаг рапсовым маслом. В Гомельской области тоже пробовали переводить на него отечественный комбайн, но в резуль- тате заправка дизельным топливом все-таки пока оказалась дешев- ле. Датским установкам, улавливающим ветер и производящим электроэнергию, наши условия не совсем подходят. Белорусские ученые ведут собственные разработки ветроустановок, но об их массовом применении речи пока не идет. Производство биогаза (биоэтанола), о котором нынче много говорят, тоже пока не по кар- ману республике, а технологии и оборудование, которые есть в Ев- ропе, слишком дороги. Для Беларуси основными видами топлива являются: • торф; • древесно-растительная масса; • отходы гидролизного производства (лигнин); • бурый уголь; • энергия солнца и ветра. В поселке Дружная, расположенном на берегу самого большого белорусского озера Нарочь, установлены две ветро- и энергетиче- ские установки, способные полностью обеспечить жителей электро- энергией. Поселок после чернобыльской катастрофы был построев немецкими и белорусскими волонтерами, а все его жители - это пе- реселенцы из загрязненных радиацией районов. Первая ветроуста- новка построена за счет частных пожертвований, собранных в Гер- мании благотворительной организацией «Дома вместо Чернобыля», а вторую наполовину профинансировало немецкое правительство. Еще одна государственная идея белорусского комитета по энер- госбережению - энергоустановки на биотопливе и ветряки. Про- фессиональные энергетики раскритиковали данные предложения, поскольку ни одна ветроустановка не заменит постоянный источник тока. «Срок окупаемости нетрадиционных источников энергии очень велик. Инвестору нужны гарантии, что преференции сохра- нятся и через 10... 15 лет». Постоянное госфинансирование позволяет руководству Комитета по энергоэффекгивности мечтать о новомодных явлениях в энергетике, 26 в то время как износ основных фондов в энергосистеме превышает 60 % и постепенно приближает крупные энергостанции и систему в целом к опасной черте. 2. Утилизацию отходов производства (в первую очередь на предприятиях, выпускающих столярные изделия). 3. Децентрализацию отопительных систем (1 котел - 1 дом). Это уже с успехом применяется во всех развитых зарубежных странах. Это локальные и крышные эффективные контейнерные котель- ные (дает 16 % снижения потерь) на газовом топливе, дизельном или печном. В Беларуси их изготавливает предприятие «Гродно- жилстрой». Первый энергосберегающий дом построен в Минске на ул. Гая. Он невысок - пять этажей, в нем 22 квартиры, причем все только трех- и четырехкомнатные. Первый этаж нежилой, здесь находятся гараж, медико-оздоровительный центр с небольшим бассейном, промтоварный магазин. Но главное - впервые в Минске при строи- тельстве жилого дома применена автономная газовая котельная. Расположенная на крыше дома котельная фирмы «Buderus» ра- ботает в импульсивном режиме. Это позволяет регулировать темпе- ратуру подаваемого тепла буквально в каждой комнате. А совре- менные изоляционные материалы, рациональное планировочное решение, тройное остекление оконных проемов помогают сущест- венно снизить как теплопотери, так и расходы на подогрев воды. При аварийной ситуации (например, перестанет поступать газ) ко- тельная может работать на солярке. 4. Утилизация вторичных источников тепла: • использование тепла воздуха, уходящего из квартир; • утилизация бытовых газов от печей. 5. Внедрение поквартирного отопления с использованием автома- тизированных теплогенераторов на газтопливе с КПД, превышающем 90 %. В Гомеле, например уже эксплуатируются такие здания. Выгоды и эффективность данного мероприятия Госстрой России с 1999 года проводит эксперимент по строи- тельству и эксплуатации многоэтажных домов с поквартирным ото- плением. Потребитель получает возможность достичь максимального теплового комфорта и сам определяет уровень собственного обеспе- чения теплом и горячей водой. В этом случае снимается проблема 27 перебоев с теплом и горячей водой по техническим, организацион- ным и сезонным причинам. Так, при данной системе стоимость коммунальных услуг на теплоснабжение и горячее водоснабжение на семью из четырех человек может уменьшиться до 6 раз по срав- нению со снабжением по централизованной системе. Это происхо- дит потому, что при индивидуальном отоплении исключаются по- тери тепла в сетях теплоцентралей. И благодаря отсутствию тепло- вых пунктов экономятся денежные ресурсы. Обеспечение теплом и горячей водой перекладывается с государства на конечного потре- бителя — владельца жилья. Все эти факторы приводят к экономии потребления энергоресурсов, снижают затраты бюджетов разных уровней на топливно-энергетическое обеспечение. Отопление частного жилища и тепловой комфорт полностью нахо- дятся в руках хозяина дома. В связи с относительной дешевизной газа до 2007 года около половины эксплуатируемых котлов - газовые. Наиболее существенные преимущества поквартирного отопления: 1. Высокая энергетическая эффективность и, как следствие, эко- номия газа, а также значительное сокращение выброса вредных ве- ществ в атмосферу. 2. Возможность регулирования режимов теплоснабжения каж- дым пользователем в отдельности в соответствии с личными по- требностями. 3. Низкие капитальные затраты и отнесение их на счет владель- цев квартир. 4. Удобство технического обслуживания сервисными службами, когда на одном объекте обслуживается 100...200 однотипных, срав- нительно простых котлов. 5. Удобство оплаты потребляемых теплоресурсов по показаниям газового счетчика. Для отопления примерно 10 м2 хорошо утепленного помещения с высотой потолков до 3 метров требуется 1 кВт мощности котла. Основная доля выпуска котлов (40...50 %) приходится на агрега- ты мощностью 23.. .24 кВт. 6. Одно из наиболее простых и доступных направлений энерго- сбережения - установка приборов учета потребления тепловой энергии и воды. Сами приборы учета не экономят энергию, но они заставляют и потребителей и производителей серьезнее отнестись к 28 проблеме. Потребитель платит только за фактически потребленные э н е р г о р е с у р с ы . Установка приборов учета окупается за 4 года. Более сложный, но дающий больший экономический эффект метод - остановка приборов регулирования подачи энергии и температуры те- плоносителя в системе отопления. Но эти приборы дороги. Единственная общеизвестная программа Госкомитета по энерго- с б е р е ж е н и ю , предшественника Комитета по энергоэффективности, - в н е д р е н и е приборов учета воды и тепла в каждую квартиру. Но, как сказал директор Департамента экономики ТЭК Министерства эконо- мики Роман Ширма в 2003 году: «Нереально считать потребление теплоэнергии по каждой квартире, это очень дорого». Одно из условий для успешного внедрения этого мероприятия - высокая стоимость энергоресурсов. В этом случае жильцы сами бу- дут настаивать на установке в квартирах счетчиков тепла. 7. Внедрение новых технологических решений для изготовления эффективных, уменьшающих потери теплоты теплоизоляционных материалов; для сравнения: производство эффективных волокни- стых утеплителей на 1000 жителей (США - 238 м3, Япония - 200 м3, Швеция - 240 м3 , Россия ~ 62 м3, Беларусь - около 50 м3); • повышение пустотности керамического кирпича до 40...60 % за счет выгорающих добавок (реальный выпуск на заводе «KNAUF - Победа» (Санкт-Петербург); Радошковичский керамический завод (Беларусь); • снижение плотности конструктивного ячеистого бетона с 900... 1200 кг/м3до 400... 500 кг/м3 и менее - ОАО «Забудова» (п. Чисть Мсшодечненского района, Беларусь). Этот материал превосходит тради- ционные стеновые материалы по способности удерживать тепло; • производство эффективной волокнистой теплоизоляции (ми- неральной ваты - ОАО «Гомельстройматериалы» и ГПП «Березаст- ройматериалы»), но надо стремиться применять экологически чис- тое связующее. Чем меньше энергопотребление, тем меньше наносится вреда природе. Широко используемый пенополистирольный пенопласт не вполне безопасен! Все проблемы снижения теплопотерь можно решить только пу- тем применениям эффективных утеплителей с р0 < 200 кг/м3 и ^0 ,05. . .0 ,07Вт/(м-°С) . 29 Утеплители с более высокими значениями не эффективны! Эффективные утеплители позволят увеличить термическое со- противление ограждающих конструкций до RT = 3,5.. .5,0 (м • °С)/Вт. 8. Внедрение электрогенерирующего оборудования, строительство новых теплотрасс и ремонт тепловых сетей только применяя предвари- тельно изолированные трубы с эффективной изоляцией (ЛИ-трубы). 9. Тепловая модернизация существующего жилого фонда, т.е. увеличение термического сопротивления элементов ограждающей конструкции (стен, крыш, перекрытий, окон). 10. Уплотнение притворов и заполнение проемов и сопряжений элементов в наружных стенах и покрытиях. Для внедрения всех мероприятий необходимо 37 млрд. бел. руб- лей или 16 млн. долларов США. Основным источником энергии на ближайшую перспективу ста- нет ее экономия. Наиболее эффективные мероприятия, влияющие на энергосбе- режение, приведены в табл. 1.5. Таблица 1.5 > Энергосберегающие ресурсы и их эффективность Мероприятия по энергосбережению Экономия тепловой энергии, % 1 2 Использование наружных ограждений с повышенными теплозащитными качествами До 40 Дополнительное утепление наружных ограждений 15.. .20 Восстановление герметичности стыков и уплотнений в оконных и дверных проемах До 60. . .70 Применение конструкций ограждений (стен, крыш, свего- прозрачных участков), утилизирующих тепло уходящего воздуха 10...12 Применение конструкций ограждений, предназначенных для использования при отоплении нетрадиционных видов энергии 14...17 Использование энергоэкономичных форм и атриумного пространства в объемно-планировочном решении здания До 35 Оптимальная ориентация отдельно стоящего здания или групп зданий 3...18 30 Окончание табл. 1.5 1 2 Блокировка отдельно стоящих зданий 10...15 Уплотнение городской застройки до 40 Оптимизация размеров свегопрозрачных участков ограждений 10 и более Совершенствование методов теплотехнического расчета 6...8 Как правило, энергоэкономичность проектного решения здания обеспечивают совместным проведением нескольких мероприятий. Поэтому при комплексной оценке энергоэкономичности проекта возможно, что относительный вклад каждого из отдельных меро- приятий (см. табл. 1.5) может быть несколько меньшим. 2. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА РЫНКЕ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ 2.1. Общие сведения Теплоизоляционный материал (ТИМ) - строительный матери- ал, применяемый в качестве тепловой изоляции (т.е. для уменьше- ния теплообмена с окружающей средой) ограждающих строитель- ных конструкций, зданий (сооружений) промышленного, энергети- ческого и технологического оборудования, трубопроводов и для изготовления теплоизоляционных изделий, а также в строительстве аэродромов и в холодильной промышленности. Теплоизоляционное изделие - теплоизоляционный материал в форме изделия (плиты, маты, цилиндры, полуцилиндры и т.д.). Теплоизоляционные материалы при температуре +25 (или 10) °С характеризуются низкой теплопроводностью (коэффициент тепло- проводности А, < 0,18 Вт/(м • К), высокой пористостью (70...98 %), незначительными средней плотностью (р0 < 600 кг/м3) и прочностью (предел прочности при сжатии 0,05...2,5 МПа). 2.2. Что такое эффективные теплоизоляционные материалы? В принципе, любой строительный материал является теплоизо- ляционным. Главное - это его эффективность в этом качестве. Но здесь не все так просто, как представляется на первый взгляд: на- 31 пример, такой ничтожный в теплоизоляционном плане материал, как сталь, будучи определенным образом размещенным в составе наружной ограждающей конструкции, может внести свою заметную лепту в защиту здания от холода, жары и сырости. С помощью современных эффективных теплоизоляционных ма- териалов можно решить две задачи: 1) сокращение потерь при выработке и транспортировке тепла от котельных до потребителей; 2) сокращение потерь тепла конечными потребителями. Важность такого разделения подтверждает тот факт, что, по не- которым данным, эксплуатация действующих сегодня в Беларуси теплосетей влечет за собой потерю 30.. .40 % выработанного тепла. Температура воды (t) в теплотрассе на входе здания должна быть 95 °С. Реально она варьирует от 48 до 75 °С. Теплоизоляционные материалы предназначены для защиты от потерь тепла в наружных ограждениях, трубах, в оборудовании; а также для защиты некоторых помещений и оборудования (холо- дильники) от проникновения (притока) тепла. Применение теплоизоляционных материалов - одно из важнейших направлений технического прогресса, имеющих целью снижение ма- териалоемкости строительства и сокращение расхода топлива. Так, использование в производственных зданиях ограждений из асбестоце- ментных панелей, заполненных минераловатными плитами, по срав- нению с типовыми железобетонными конструкциями позволяет сни- зить в 3 раза массу ограждающих конструкций, трудоемкость монтажа в 1,8...2 раза, сократить сроки строительства в 1,5...2 раза. Примене- ние облегченных кирпичных стен с эффективными утеплителями вза- мен сплошной кирпичной кладки позволяет в 2-2,5 раза сократить транспортные затраты и потребность в кирпиче, древесине, цементе и извести примерно на 30 % - затраты на сооружение зданий. Применение ТИМ имеет важное технико-экономическое значе- ние, например, если для теплоизоляции 1 м2 наружной стены жило- го дома требуется 0,64 м3 кирпича или 0,32 м3 керамзитобетона, то фибролита потребуется только 0,14 м3, минераловатных плит 0,1 м3 и поропласта 0,04 м3: Теплоизоляционные материалы существенно улучшают комфорт в жилых помещениях, защищают части зданий от температурных коле- баний и обеспечивают долговечность строительных конструкций. 32 Применение ТИМ позволяет уменьшить температуру теплоноси- теля, что исключает сухую возгонку пыли, устраняет повышенную сухость воздуха, позволяет создать однородность термального поля в жилище и нормализовать температурно-влажностной режим. Основной источник снижения расхода топлива при применении те- плоизоляционных материалов в ограждающих строительных конст- рукциях -уменьшение затрат тепловой энергии на отопление зданий. Затраты на отопление увеличиваются обратно пропорционально рас- четному термическому сопротивлению теплопередачи стены; g R = - , (м2 • °С)/Вт, А которое, в свою очередь, связано с плотностью применяемых мате- риалов р0. Рассчитано, например, что на создание стены из бетон- ных панелей со средней плотностью 550 кг/м3 затрачивается на 40...45 % меньше условного топлива, чем на стену из панелей с плотностью 900 кг/м3. В среднем энергоемкость используемых материалов в настоящее время составляет от 90...95 до 50...55 кг у.т. на 1 м2наружных стен при применении эффективных ТИМ. Экономия может составить 3,5...5 млн. ту.т. в год. Использование 1 м3 ТИМ в зданиях экономит ежегодно 2,5 т у.т. Для Республики Беларусь, где вопрос экономии энергоресурсов в настоящее время имеет первостепенное значение, применение эффективных ТИМ является особенно актуальным. Теплоизолируя здания и снижая их тепловые потери, можно обеспечить около 15 % общей экономии топлива. Значительного снижения тепловых потерь можно добиться пу- тем применения теплоизоляционных материалов для изоляции теп- ловых агрегатов, технологической аппаратуры и трубопроводов. Использование, например, 1 т эффективных теплоизоляционных материалов для трубопроводов и других объектов позволяет эконо- мить до 200 т у.т. в год. 33 2.3. Классификация теплоизоляционных материалов Характерным классификационным признаком для теплоизоля- ционных материалов является вид исходного основного сырья. В зависимости от него различают: • неорганические — производимые на основе минерального во- локна (каменная (базальтовая), шлаковая, каолиновая и стеклянная вата; ячеистые бетоны; ячеистое стекло; материалы на основе асбе- ста; керамические (керамзит) и др.); • органические —древесно-волокнистые (ДВП) и древесно- стружечные (ДСП) плиты, соломит, камышит, торфяные плиты, ма- териалы из ячеистых пластмасс (пено- и поропласты), сотопласты и др. Их нельзя использовать для изоляции горячих поверхностей. Изготавливают также композиционные (смешанные) материалы, состоящие из неорганического и органического сырья (фибролит, арболит, минеральные волокна с органическими связующими). Изделия, изготовленные из смеси органического и неорганиче- ского сырья, относят к неорганическим, если количество последних в смеси превышает 50 % по массе. По назначению ТИМ могут применяться для изоляции холодных и горячих (раскаленных) поверхностей; на последние наносят толь- ко неорганические материалы. В зависимости от структуры (строения) теплоизоляционные ма- териалы делятся на: - волокнистые (минераловатные, стекловолокнистые и др.); -зернистые сыпучие (перлитовые, вермикулитовые, совелито- вые, известково-кремнеземистые); - ячеистые мелкопористые (изделия из ячеистых бетонов, ячеи- стое стекло (пеностекло), пенопласты); - пластинчатые (воздушные прослойки заключены между лист- ками материала). Волокнистое строение присуще материалам из минерального или органического волокна (асбест, минеральная (базальтовые во- локна) и стеклянная вата, растительные волокна и др.), а также пли- ты древесно-волокнистые и льнокостричные. Зернистое строение имеют сыпучие материалы. Пористость сы- пучей массы зависит от ее зернового состава. Чем однороднее по 34 форме и размерам зерна, тем больше просветы между ними и тем выше пористость материала в насыпном виде (перлит, совелит, шлак, керамзит, песок). Для материалов ячеистого строения характерны однородные и рав- номерно распределенные поры, форма которых обычно близка к сфери- ческой (ячеистые бетоны, газостекло, газонаполненные пластмассы, та- кие как, например, пенополистирол и другие ячеистые пластмассы). Пластинчатое строение характерно для материалов, содержа- щих в своем составе листочки слюды, которые предварительно при быстром нагревании вспучиваются за счет отщепления у слюды связанной воды (вспученный вермикулит). По форме и внешнему виду ТИМ бывают: - штучные плоские жесткие (плиты, блоки из газостекла, кир- пич) или штучные фасонные (цилиндры, полуцилиндры, скорлупы, сегменты); - рулонные волокнистые (маты, минерально-ватные полосы, листы, войлок); - шнуровые (шнуры, жгуты); - сыпучие, зернистые порошкообразные (вспученный перлито- вый песок и вермикулит) и рыхлые (вата минеральная, стекловата). В зависимости от плотности теплоизоляционные материалы делятся на четыре группы (ГОСТ 16381-77): 1) особо низкой плотности (ОНП) с марками плотности 15, 25, 35,50, 75 кг/м3; 2) низкой плотности (НП): 100, 125, 150, 175; 3) средней плотности (СП): 200, 225, 300 и 350; 4) плотные (П): 400, 450, 500 и 600. Марка ТИМ показывает плотность материалов р0 в кг/м3. На- пример: D15, D25, D50, D100, D125, D150, D175, D200, D250, D300, D350, D400, D500, D600. По содержанию связующего вещества материалы и изделия под- разделяют на содержащие связующее вещество и не содержащие его. Теплоизоляционные изделия в зависимости от области примене- ния (по назначению) подразделяют на две группы: - теплоизоляционные строительные (ТС), предназначенные для тепловой изоляции ограждающих конструкций зданий и сооружений; - теплоизоляционные технические (ТТ) - монтажные, предна- значенные для тепловой изоляции инженерного оборудования 35 зданий, промышленного оборудования и трубопроводов, в т.ч. для низкотемпературной изоляции промышленных объектов и холо- дильников. По жесткости, т.е. по величине относительного сжатия (по сжимаемости, %) при определенном усилии, материалы делятся на 5 видов: М, П, Ж, ПЖ (повышенной жесткости), Т. К жестким (Ж) относят материалы, имеющие при давлении 40 Н/см2 относительную деформацию сжатия до 6 %. При относи- тельной деформации сжатия от 6 до 30 % материалы считают полу- жесткими (П), более 30 % - мягкими (М). По возгораемости (горючести) материалы бывают: - несгораемые (минеральная вата, ячеистые бетоны и стекло); - трудносгораемые (цементный фибролит); - сгораемые (ДВП). По величине теплопроводности при температуре 25 или 10 °С ТИМ делят на три класса: 1) малотеплопроводные (низкой) - класс А (меньше 0,058 Вт/(м • К)); 2) среднетеплопроводные (средней) - класс Б (0,058.. .0,116 Вт/(м • К)); 3) повышенной теплопроводности - класс В (не более 0,175 Вт/(м • К)). Теплопроводность высокопористых материалов близка к тепло- проводности воздуха - 0,023 Вт/(м • К). Для показателей теплопроводности в странах ЕС в 2005 году произошли изменения в системе определения декларируемого зна- чения коэффициента Id- ПО старым стандартам декларируемое зна- чение XD выбиралось как оптимальное (среднее) в выборке, полу- ченной в ходе испытаний отобранных образцов. Новый стандарт предполагает использование значения X с обес- печенностью 90/90. Это означает, что данный показатель будут иметь 90 % продукции в 90 % проведенных испытаний: XD=X 9 0 / 9 0 ; ^ 9 0 / 9 0 = ^ среднее + ^ Х > где Х90/90 — коэффициент теплопроводности 90 % продукции с обес- печенностью 90 %; 36 к - коэффициент, зависящий от номера испытания, %; S\ - коэффициент отклонения. Определение показателя X производится при температуре 10 °С, что ближе к реальным условиям эксплуатации теплоизоляции, не- жели отечественная норма в 25 °С. Декларируемая лямбда или XD ^-(declared) показывает, на- сколько хорош теплоизоляционный материал, и XD определяется в Вт/(м • °С) или Вт/(м • К). Для того чтобы покупатели могли сразу оценить теплоизоляци- онные характеристики материала, производители начинают вводить показатели XD как индексы в названиях материалов. Для упрощения восприятия показатель XD указывают в Вт/(м • °С). Например, ин- декс 37 показывает, что XD = 0,037 Вт/(м °С), а индекс 40 - что lD = 0,040 Вт/(м • °С). Расчетный коэффициент теплопроводности X. Изменения кос- нулись и расчетных показателей коэффициента теплопроводности. Раньше расчетная X принималась как коэффициент теплопроводно- сти сухого материала, увеличенный на расчетный коэффициент. При этом не учитывалась разница в условиях работы теплоизоля- ции в различных конструкциях. Например, вентилируемая тепло- изоляция будет находиться в более сухих условиях эксплуатации, нежели теплоизоляция под слоем штукатурки. Сейчас расчетная лямбда Xd или /-design принимается равной XD: Xd=XD. Поправочный коэффициент вводится для термического сопро- тивления R всей ограждающей конструкции. Он зависит от влажно- стных условий эксплуатации ограждения, а различные конструкции по-разному увлажняются и избавляются от влаги. Важное значение для использования ТИМ имеют также пре- дельная температура применения, прочность, деформативность, огне- и биостойкость, паропроницаемость и другие характеристики качества. 37 Из приведенной выше классификации видно, что функцию теп- лоизоляционных могут выполнять материалы со средней плотно- стью (плотностью материала) до 600 кг/м3. Для эффективных теп- лоизоляционных материалов средняя плотность р0 не должна быть выше 400 кг/м3, а у некоторых из них (газонаполненные пластмас- сы, минераловатные изделия на синтетических связующих) она мо- жет быть и значительно ниже (до 50... 100 кг/м3). Отечественные (белорусские) эффективные теплоизоляционные материалы - это пенополистирол («Сармат») и каменная вата («Го- мельстройматериалы»). При выборе ТИМ следует учитывать потребительские свойства продукции во всей их совокупности. Среди этих свойств важнейшими являются долговечность теплоизоляционного материала и стабиль- ность декларируемых показателей в течение всего срока его службы. Средняя плотность ро ТИМ - один из главнейших показателей их теплоизолирующих качеств: чем меньше плотность материала, тем выше его качество. Средняя плотность выпускаемых белорусской промышленностью теплоизоляционных материалов 15...600 кг/м3. Самые легкие материалы - это пористые газонаполненные пласт- массы с минимальной плотностью 15...25 кг/м3. Как правило, с по- вышением плотности материала увеличивается теплопроводность (отрицательный показатель), но также увеличивается и прочность (положительный показатель). 2.4. Основные технические характеристики теплоизоляционных материалов Основными показателями качества, характеризующими эффек- тивность ТИМ, являются: • средняя плотность материала в сухом состоянии ро, кг/м3; • удельная теплоемкость в сухом состоянии с, Дж/(кг • К); • коэффициент теплопроводности в сухом состоянии и расчет- ный коэффициент теплопроводности при соответствующих услови- ях эксплуатации X, Вт/(м - К); • расчетное количество влаги по массе в материале при соот- ветствующих условиях эксплуатации W, %; • расчетный коэффициент теплоусвоения (при периоде 24 ч) при соответствующих условиях эксплуатации S, Вт/(м2 • К); 38 расчетный коэффициент паропроницаемости при соответст- вующих условиях эксплуатации ц, мг/(м • ч • Па). Основным показателем для теплоизоляционных материалов, оп- ределяющим их качество, является пористость. Теплоизолирую- щую способность материала определяет не только общая порис- тость, но также и характер, размер и положение пор. Пористость определяет основные свойства теплоизоляционных материалов: плотность р0, теплопроводность X, прочность R, газо- проницаемость и др. На теплозащитные свойства материалов благоприятно влияют уменьшение размера пор, затрудняющее теплопередачу конвекцией и лучеиспусканием, а также усложнение химического состава и приближение структуры материала к аморфной. Кристаллическая решетка является хорошим проводником тепла. Обычно пористость ТИМ превышает 50 %, а некоторые наиболее эффективные теплоизоляционные материалы, например, ячеистые пластмассы, как бы построены из воздуха (поры занимают 90...98 %, а стенки пор - всего лишь 2... 10 % от общего объема). Поры в теплоизоляционном материале при изготовлении созда- ют введением в сырую массу газообразующих добавок, вспенива- нием массы, склеиванием или спеканием отдельных зерен материа- ла, взаимоположением волокон и пр. Различают поры: замкнутые и открытые, крупные и мелкие. Бо- лее высокими теплоизоляционными характеристиками обладают материалы, имеющие мелкие замкнутые поры (при равной пористо- сти), заполненные воздухом, который в неподвижном состоянии обладает очень малой теплопроводностью: А, = 0,023 Вт/(м • К) при температуре 20 °С. Неподвижное состояние воздуха в мелких замк- нутых порах обеспечивает лучшее использование этого его свойст- ва, так как воздух, находящийся в движении, содействует переносу тепла (конвекции). Вот почему крупнопористые, раковистые мате- риалы с вытянутыми открытыми порами, создающими условия для возникновения конвекционных потоков воздуха, более теплопро- водны, чем материалы с мелкими замкнутыми порами. Чем меньше объем воздуха, заключенного в отдельных порах, тем меньше его подвижность и тем лучше теплоизолирующие свойства. 39 Соотношение объемов воздуха, находящегося в порах, и твердого вещества, образующего материал, также влияет на теплоизоляцион- ные свойства материала: чем меньше средняя плотность р0 теплоизо- ляционного материала, тем меньше его теплопроводность X. Можно сказать, что теплопроводность пропорциональна плотности материа- ла, к =Дро), т.е. содержанию в нем твердого вещества. Для высоко- пористых материалов, в которых масса твердого вещества очень ма- ла, теплопроводность приближается к теплопроводности воздуха. Следующим показателем, определяющим качество теплоизоля- ционных материалов, является теплопроводность. Степень теплопроводности материала характеризуется величи- ной коэффициента теплопроводности X. Теплопроводность - способность материала передавать теплоту сквозь свою толщину, так как именно от последней напрямую зави- сит термическое сопротивление R ограждающей конструкции. Ко- личественно теплопроводность определяется коэффициентом теп- лопроводности X, выражающим количество тепла Q, проходящего через образец материала толщиной 1 м и площадью 1 м2 при разно- сти температур At на противолежащих поверхностях 1,0 °С за 1 час. Коэффициент теплопроводности в справочной и нормативной до- кументации имеет размерность Вт/(м • °С) или Вт/(м • К). На величину теплопроводности теплоизоляционных материалов оказывают влияние вид, размеры и расположение пор (пустот) и т.д. Методики измерения теплопроводности в разных странах значи- тельно отличаются друг от друга, поэтому при сравнении величин теплопроводностей различных материалов необходимо указывать, при каких условиях проводились измерения. Из всех сред, не считая безвоздушного пространства, самой малой теплопроводностью обладает воздух, особенно когда он заключен в по- рах материала, т.е. малоподвижен, при t = +20 °С X = 0,023 Вт/(м • °С), X = 0,0306 Вт/(м • °С) при 100 °С. При эксплуатации теплоизоляционных материалов с повышени- ем окружающей температуры теплопроводность большинства мате- риалов линейно возрастает и только в редких случаях она понижа- ется (магнезитовые огнеупоры). Увлажнение ТИМ и тем более замерзание воды в его порах ведет к резкому увеличению теплопроводности, так как теплопроводность воды 40 а н 2 о = 0,58 Вт/(м • °С)) примерно в 25, а льда (X = 2,32 Вт/(м • °С» в 100 раз больше, чем воздуха. Поэтому в эксплуатационных услови- ях теплоизоляционные материалы необходимо предохранять от увлажнения. Важной эксплуатационной характеристикой теплоизоляционных материалов является предельная температура применения. Пре- дельная температура применения, например, вспученного перлита и вермикулита - 900, минеральной ваты — 600, ячеистых бетонов - 400...700, газонаполненных пластмасс - 60... 180 °С. Прочность на сжатие (МПа) - это величина усилия (Н), действующего на площадь поперечного сечения образца (мм2) и вызывающего изменение толщины изделия на 10 %. Прочность теплоизоляционных материалов должна быть доста- точной для их складирования, транспортирования, монтажа и ис- пользования в течение требуемого срока. Прочность при сжатии - до 5 МПа и при изгибе для наиболее распространенных теплоизо- ляционных материалов - от 0,1 до 1,5 МПа. Сжимаемость - способность материала изменять толщину под действием заданного давления. Она характеризуется относительной деформацией материала при усилии 2 кПа. При выборе области применения теплоизоляционных материалов учитываются их огнестойкость, химическая и биологическая стойкость, водопоглощение, газо- и паропроницаемость и ряд других свойств. Важна также хорошая влагоотдача — способность материала от- давать влагу при снижении влажности воздуха. Водопоглощение - способность материала впитывать и удерживать в порах (пустотах) влагу при непосредственном контакте с водой. Водо- поглощение теплоизоляционных материалов характеризуется количест- вом воды, которое впитывает сухой материал при выдерживании в воде, отнесенным к массе или объему сухого материала. Водопоглощение должно быть как можно ниже. Для снижения водопоглощения ведущие производители ТИМ вводят в них гидрофобизирующие добавки. Сорбционная влажность - равновесная гигроскопическая влажность материала при определенных условиях в течение задан- ного времени. С повышением влажности теплоизоляционных мате- риалов повышается их теплопроводность. 41 Морозостойкость - способность материала в насыщенном вла- гой состоянии выдерживать многократное попеременное заморажи- вание и оттаивание без признаков разрушения. От этого показателя существенно зависит долговечность всей конструкции, однако данные по морозостойкости для ТИМ не приводятся в СТБ, ГОСТ или ТУ. Паропроницаемость - способность материала обеспечивать диффузионный перенос водяного пара из жилого помещения нару- жу. Диффузия пара характеризуется сопротивлением паропрони- цаемости (м2 • ч • Па/мг). Паропроницаемость ТИМ во многом оп- ределяет влагоперенос через ограждающую конструкцию в целом, В свою очередь, последний является одним из наиболее существен- ных факторов, влияющих на термическое сопротивление Rr ограж- дающей конструкции. В большинстве случаев требуется высокая паропроницаемость. Во избежание накопления влаги в многослойной ограждающей конструкции и связанного с этим падения термического сопротив- ления паропроницаемость слоев должна расти в направлении от те- плой стороны ограждения к холодной. Воздухопроницаемость. Теплоизолирующие показатели материа- ла тем выше, чем ниже воздухопроницаемость ТИМ. Мягкие изоляци- онные материалы настолько хорошо пропускают воздух, что его дви- жение приходится предотвращать путем применения специальной ветрозащиты. Жесткие изделия, в свою очередь, обладают хорошев воздухонепроницаемостью и не нуждаются в каких-либо специальных мерах защиты. Они сами могут применяться в качестве ветрозащиты. При устройстве теплоизоляции наружных стен и других верти- кальных конструкций, подвергающихся напору ветра, следует пом- нить, что при скорости ветра 1 м/с и выше целесообразно оценивать необходимость ветрозащиты. Коэффициент температуропроводности является мерой тепло- инерционных свойств металлов: А, 2/ а = , м /ч. с -Ро Огнестойкость - способность материала выдерживать воздейст- вие высоких температур без воспламенения, нарушения структуры, 42 прочности и других свойств, т.е. показывает, как долго материал спо- собен сопротивляться огню. По группе горючести теплоизоляционные материалы подразделяют на горючие и негорючие. Это является одним из важнейших критериев выбора теплоизоляционного материала. В строительстве ТИМ находят применение в ограждающих од- нослойных и слоистых конструкциях для обеспечения ими необхо- димых теплофизических свойств и нормального микроклимата в помещениях. В малоэтажном строительстве прочность кирпичной кладки ис- пользуется в среднем на 15...20 %. Большую часть кирпичных стен можно заменять менее прочными, но теплотехнически более эффек- тивными материалами. При повышенной влажности внутри поме- щений (бани, животноводческие фермы) с внутренней стороны уте- плителя необходимо устраивать слой пароизоляции. Идеальная теплоизоляция - это вечная, экологически абсолютно безвредная, невещественная изоляция, на производство которой к тому же не надо тратить энергию. Такой теплоизолятор есть - это пустота (вакуум). Проблема ее использования заключается в конст- руктивно-технологическом обрамлении во избежание лучистого теплообмена (теплопередачи и конвективного теплообмена в ва- кууме нет). 2.5. Теплоизоляционные материалы на неорганической основе Наибольшее распространение в строительстве получили теплоизоля- ционные бетоны, это как газонаполненные ячеистые бетоны - газобе- тон, пенобетон, так и бетоны на основе легких заполнителей (керамзи- тобетон, перлитобетон, полистиролбетон, пенополистиролбетон и др.). Теплоизоляционные материалы на неорганической основе под- разделяются: • на изделия из минеральной ваты и изделия из стекловолокна; • пеностекло (ячеистое стекло); • ячеистые бетоны; • асбестосодержащие засыпки и изделия; • пористые заполнители (керамзит, вспученные перлит и вер- микулит). 43 По форме выпускаемой продукции делятся на: 1. Штучные: 1.1) волокнистые: - плиты минераловатные на синтетической связке: мягкие; полужесткие; жесткие; повышенной жесткости; твердые; 1.2) ячеистые: - изделия из ячеистых бетонов; - плиты перлитоасбестокаолиновые; - блоки и плиты из газостекла. 2. Рулонные: - маты минерально-ватные. 3. Рыхлые волокнистые: - вата минеральная. 4. Сыпучие зернистые: - щебень аглопоритовый; - щебень керамзитовый; - гравий керамзитовый. 2.5.1. Минеральная (каменная) вата Примерно 70 % всего объема теплоизоляционных материалов составляют минераловатные изделия. Для их изготовления имеется огромная сырьевая база. Минеральная вата состоит в основном из стекловидных волокон диаметром 2...20 мкм ( 0 5... 15) и длиной / = 20...40 мм, получаемых из силикатных расплавов, и сырьем для нее служат металлургические и доменные шлаки, осадочные (мер- гели, каолины) и изверженные (базальт, диабаз) горные породы. Известные своим высоким качеством минераловатные теплоизоля- ционные материалы, например торговых марок «Rockwool» (Дания) и «Рагос» (Финляндия), изготавливаются из базальта. Его плотность р = = 2900...3300 кг/м3, предел прочности при сжатии 110... 150 МПа. По- скольку базальт для "белорусских производителей имеет высокую стоимость, они используют указанное местное альтернативное сырье и добились локальных успехов. На Гомельском комбинате строительных материалов освоено производство негорючих минераловатных шит 44 марок П-75, 125 и 175, а на ГПП «Березастройматериалы» - марки П 125. В результате исследований, проведенных в УП «НИИСМ» (Минск), были разработаны новые составы неорганического связую- щего и технология производства жестких теплоизоляционных плит марок 100, 150, 200 из минераловатного волокна, получаемого из ме- стных глины и доломита. Изготавливаются эти плиты по способу гид- ромасс на технологических линиях с шириной ковра 1 или 2 м и про- изводительностью 30...70 тыс. м3 плит в год. Разработан ТЭР органи- зации производства плит марок 100 и 200 на ПО «Доломит» (Витебск). Недостатки сырья неизбежно отражаются на качестве минераль- ной ваты. В частности, доменные шлаки, насыщенные посторонни- ми примесями, содержат много СаО, а значит, делают минеральную вату неустойчивой к воздействию влаги. Что касается глины и до- ломита, то они имеют высокий процент посторонних примесей и низ- кую прочность. Толщина более хрупкого волокна раза в 1,5 больше, чем волокна, например, марки «Рагос». Кроме того, недолговечная минеральная вата из шлаков обладает гораздо большим водопогло- щением, чем лучшие зарубежные аналоги. Качественная импортная минеральная вата (каменная вата) удовлетворяет самым жестким требованиям пожарной безопасно- сти. Температура спекания волокон этой ваты составляет примерно 1000 °С, что почти в 2 раза выше, чем волокон стекловаты. Производство минеральной ваты включает две основные техно- логические операции - получение расплава, t = 1500 °С, и превра- щение его в тончайшие волокна. Расплав получают, как правило, в шахтных плавильных печах - вагранках или ванных печах. Пре- вращение расплава в минеральные волокна производится дутьевым или центробежным способом. При дутьевом способе выходящий из печи расплав разбивается на мелкие капельки струей пара или воздуха, который вдувается в специ- альные камеры, и в полете капельки сильно вытягиваются, превраща- ясь в тонкие волокна диаметром 2.. .20 мкм и длиной 2.. .40 мм. При центробежном способе струя жидкого расплава поступает на быстровращающийся диск центрифуги и под действием большой окружной скорости сбрасывается с него и вытягивается в волокна. Наиболее распространен комбинированный центробежно-дутьевой способ образования волокон, включающий применение центробежной силы и дутья. 45 В зависимости от расположения волокон (структуры) материалы и изделия из минеральной ваты подразделяют: • на материалы с хаотическим расположением волокон без оп- ределенной направленности (минеральная вата); • изделия с горизонтальным расположением волокон; • вертикально-слоистые изделия; • изделия с гофрированной структурой. По средней плотности минеральная вата делится на марки D75, 100, 125, 150 и 175. Сверхтонкие волокна каменной ваты прочно удержи- вают воздух, который является отличным тепло- и звукоизолятором. Теплозвукоизолирующие свойства каменной ваты обусловлены ее пористо-волокнистой структурой, причем в качестве рабочей среды, препятствующей теплообмену, выступает обычный воздух. Теплоизоляционные свойства этого материала не меняются в тече- ние десятков лет. Каменная вата не стареет, она долговечна. Теплопроводность X минеральной ваты при температуре 25±5 °С ко- леблется в зависимости от плотности в интервале 0,042... 0,046 Вт/(м • °С). По сравнению со стекловатой каменная вата поглощает гораздо меньше влаги, что важно при замокании и последующем просуши- вании изолируемой поверхности. После высыхания изделия из ка- менной ваты полностью восстанавливают свои свойства. Одним из важнейших преимуществ каменной ваты как утепли- теля является то, что она выдерживает высокую температуру (до 900... 1000 °С), не теряя своих свойств. Кроме того, каменная вата об- ладает высокой химической стойкостью, для нее неопасны тепловое расширение или сжатие, она выделяет очень мало пылевых частиц. Для предотвращения уплотнения минеральной ваты при транс- портировании и хранении ее гранулируют, т.е. превращают в рых- лые комочки-гранулы в дырчатом барабане. Основные изделия на основе минеральной ваты Сама минеральная вата является полуфабрикатом, из которого выполняют разнообразные теплоизоляционные минераловатные изделия: войлок, маты, полужесткие и жесткие плиты, скорлупы, сегменты и др. (рис. 2.1). 46 Рис. 2.1. Теплоизоляционные материалы из минеральной ваты: 1 - войлок; 2 - полужесткая плита; 3 - скорлупы; 4 - прошивной мат Изделия из каменной ваты не дают усадки, т.е. способны сохра- нять размеры и форму, а также не подвержены температурной де- формации. Таким образом, в местах их примыкания к каркасу и на стыках между плитами не образуется зазоров. Минеральный войлок выпускают в виде блоков листов и рулонов из минеральной ваты, слегка спрессованной и пропитанной диспер- сиями синтетических смол. Мягкие плиты и минеральные маты представляют собой мине- раловатный ковер, заключенный между битуминизированной бума- гой, стеклотканью или металлической сеткой, прошитый прочными нитями или тонкой проволокой. Плиты минераловатные полужесткие и жесткие изготавлива- ют путем распыления на минеральное волокно связующего (синте- тических смол или неорганического) с последующим прессованием и термообработкой для сушки или полимеризации. Полужесткие изделия применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и горячих поверхностей оборудования при температуре до 200...300 °С, если изделия изготовлены на синтетическом связую- щем марок D100, D150, D200. 47 Теплоизоляционные изделия из минеральной ваты на синтетиче- ских связующих в определенной степени подвержены влиянию агрес- сивной среды производственных зданий. Для повышения стойкости минераловатные изделия обрабатывают гидрофобными веществами. Маты и мягкие плиты используются в основном для теплоизоляции покрытий и кровель. Можно их применять и для других конструкций, но во всех случаях должны исключаться увлажнение и деформация слоя утеплителя в процессе эксплуатации, т.е. они нагрузки не несут. Влага воздуха практически не проникает внутрь изделия (сорб- ционная влажность не превышает 0,4 %). Жесткие плиты обладают большой прочностью и могут исполь- зоваться в качестве изоляционного слоя даже под нагрузкой, обыч- но применяются для утепления стен, кровель и полов. Плиты для систем утепления со штукатуркой предназначены для использования на капитальных стенах. Они дают устойчивую поверх- ность для последующего нанесения штукатурных слоев. Применение плит «Рагос» под штукатуркой создает внутри здания хороший микро- климат, так как теплоизоляция из каменного волокна «дышит». Фасадные плиты устойчивы к механическим воздействиям, не горят, отталкивают воду. Применяются изделия с облицованной поверхностью. Кровельные плиты способны выдерживать значительные меха- нические нагрузки. Утепление плоских крыш с их помощью очень надежно, так как материал сохраняет форму в течение длительного срока. Их не портят грызуны, они морозостойки. Изделия из минеральных волокон В XX веке изделия из шлаковаты были основными материалами, используемыми для теплоизоляции тепловых, коммунальных и дру- гих теплопроводов, стеновых панелей, кровель и других объектов. Но в силу своих физико-механических и теплофизических характе- ристик они не позволяли эффективно и качественно осуществлять теплоизоляцию. При прокладке теплопроводов изоляционные свойства шлакова- ты вследствие ее увлажнения, провисания, слеживания резко сни- жаются, и в настоящее время теплопотери, по различным данным, составляют 25... 45 %. 48 Эффективный теплоизолятор из базальтового волокна, получен- ный на центрифуге «Рагос», и особая, без определенной направлен- ности структура волокон обеспечивают большую жесткость. Это ноу-хау концерна «Rockwool». Технические характеристики минеральной ваты (каменной ваты) «Рагос» и «Rockwool»: X = 0,0320 Вт/(мК); р0 = 22 кг/м3; X = 0,0365 Вт/(м-К); р0 = 90 кг/м3; X = 0,045 Вт/(м К); р0 = 240 кг/м3. Минеральная вата также обладает слудующими свойствами: - несгораема, физически и химически нейтральна; - мягкие плиты очень эластичны, плотно прилегают к конст- рукциям; - стекловолокно при 750 °С практически разрушается. Объекты применения: для теплоизоляции в деревянных, метал- лических, кирпичных и бетонных стенах, в строительных конструк- циях, в скатных крышах и плоских кровлях. Минеральная вата также используется как эффективная звуковая и противопожарная изоляция в каркасных перегородках, в трех- слойных железобетонных плитах типа «сэндвич» и в виде цилинд- ров любых размеров. 2.5.2. Стекловата Близкой по свойствам к минеральной вате является стеклянная вата, например, фирмы «Isover», «URSA» на основе стеклянного штапельного волокна. Для изготовления стекловолокна исполь- зуют стеклобой или те же сырьевые материалы, что и для оконно- го стекла: кварцевый песок Si02, известняк или мел СаС03; соду Na2C03 или сульфат натрия Na2S04 . Тонкие стеклянные волокна для текстильных материалов получают непрерывным вытягива- нием (продавливанием) из расплавленной стекломассы (фильер- ный способ). Более грубое волокно, применяемое для тепловой изоляции, из- готавливается дутьевым или центробежным способом. Такое во- локно и называется стеклянной ватой. 49 Плавление (варка) сырьевой смеси осуществляется в печи при температуре 1300...1400 °С. Расплавленное стекло подается в цен- тробежный волокнообразователь, где стекло распускается на волокна средней толщиной 6 мкм и средней длиной 150.. .200 мм (у каменной ваты 30...40 мм). Их связывание производится с помощью полимер- ной смолы, добавляемой в виде аэрозоли к волокнам в процессе их образования. Затем полуфабрикат подается между двумя конвейер- ными ремнями в вулканизатор, нагретый до температуры 250 °С. Та- ким образом стекловате придается необходимая жесткость. По характеристикам стекловата несколько отличается от мине- ральной. Отличия обусловлены, в частности, тем, что волокна стек- лянной ваты имеют большую толщину (16...20 мкм) и в 2...3 раза большую длину. Благодаря этому изделия из стеклянной ваты обла- дают повышенной упругостью и прочностью. Стеклянная вата практически не содержит неволокнистых включений. Теплопроводность X находится в пределах 0,030...0,052 Вт/(м • °С). Температуростойкость стеклянной ваты обычного состава 450 °С, что существенно ниже, чем у минеральной ваты. У супертонкого стекловолокна ро < 25 кг/м3, X = 0,03 Вт/(м • °С). Плотность р0 стеклянной ваты обычно не превышает 125 кг/м3, а теплопроводность 0,052 Вт/(м • °С). Стеклянная вата практически не дает усадки в конструкциях, при длительных сотрясениях и вибрации ее волокно не разрушается. Теплоизоляционные изделия из стекловолокна - хорошие звуко- изоляторы, так как имеют волокнистую структуру и хорошо погло- щают звук, обладают высокой химической стойкостью, не содержат коррозионных агентов. Благодаря противогнилостной обработке и отсутствию запаха предотвращают появление вредителей и плесени в строительных конструкциях. Этот негорючий материал под воздействием огня не выделяет ток- сичных и вредных веществ. Стекловатные изделия широко приме- няют для тепловой изоляции строительных конструкций. Стеклово- локно - настолько мягкий и эластичный материал, что изделиями из него можно облицовывать неровные поверхности, а также применять в конструкциях любой формы или конфигурации. При этом теплоизоля- ционные изделия из стекловаты отличаются стабильностью формы, выдерживают старение, не подвергаясь деформации. 50 Области применения практически такие же, как и для изделий из минеральной ваты. Номенклатура теплоизоляционных изделий с использованием стеклянной ваты включает в себя маты (мягкие плиты), прошивные маты, полужесткие плиты на синтетической связке, плиты с высо- кой жесткостью, позволяющие выдерживать значительные нагруз- ки. Жесткие плиты, облицованные стекловойлоком, являются хо- рошей ветрозащитой. По длинным сторонам плит возможно соеди- нение в шпунт и гребень, что обеспечивает надежное крепление и отсутствие зазоров. Эффективным утеплителем, производимым компанией «Флай- дерер-Чудово» (Россия), является вата «URSA» на основе стеклян- ного штапельного волокна. У стекловаты есть ряд преимуществ перед другими теплоизоля- ционными материалами. Главным ее достоинством является мень- шая стоимость по сравнению даже с ватой из базальтового волокна (каменной), не говоря уже о синтетических ячеистых утеплителях. Объясняется это тем, что минимальная плотность изделий из стек- лянной ваты 11 кг/м3, тогда как минимальная плотность изделий из каменной ваты 30 кг/м3 при одинаковых теплотехнических характе- ристиках. Стеклянная вата обладает повышенной упругостью и по- тому со временем не дает усадки. Например, рулонная стекловата «Isover КТ» может при упаковке сжиматься до 75 % от своего экс- плуатационного объема. Мягкие стекловолокнистые материалы, как правило, прессуются в рулоны. Благодаря высокой упругости они выпрямляются и вос- станавливают первоначальный объем практически сразу после вскрытия упаковки. К минусам можно отнести лишь то, что стекловата, состоящая из тонких стеклянных волокон и воздуха, «боится» воды. Поэтому самым серьезным требованием при использовании этого материала становится обеспечение гидроизоляции. Именно поэтому еще в процессе производства некоторые партии стекловаты проходят спе- циальную гидрофобизирующую обработку - пропитываются соста- вом, который отталкивает воду. Тем не менее это не исключает за- щиту стекловаты гидро- и пароизолирующими пленками. Для обеспечения хорошей защиты от ветра, особенно для на- ружных каркасных стен, маты и плиты URSA выпускают с покрыти- 51 ем из специальной бумаги, а для предотвращения конденсации в теп- лоизоляционном материале водяных паров, проникающих из жилых помещений, с покрытием из алюминиевой фольги с внутренней сто- роны, которая и обеспечивает надлежащую пароизоляцию. Кроме того, фольга сама отражает внутрь помещения около 80 % тепла. Это хорошо видно на примере бань, которые утеплены фольгированными плитами, а затем обшиты «вагонкой»: температура в парной бук- вально за 20.. .30 минут поднимается до необходимой величины. Стеклянная вата в Республике Беларусь не производится. Спрос на нее удовлетворяют представительства SAINT-GOBAIN ISOVER OY (Франция) и PFLEIDERER (Чудово, Россия). Слой стеклянной ваты толщиной 5 см соответствует термиче- скому сопротивлению кирпичной стены толщиной в 1 м. 2.5.3. Ячеистое стекло К эффективным неорганическим теплоизоляционным материа- лам относится строительное пеностекло (или газостекло - ячеистое стекло), получаемое термической обработкой порошкообразного стекла (стеклобой), смешанного с порошком газообразователя (мел СаСОз, известняк, кокс). В момент перехода стекла в пластично- вязкое состояние газообразователь выделяет газ С02,который вспу- чивает стекломассу при 750...850 °С. Ячеистое стекло применяется для изоляции металлоконструк- ций, при бесканальной прокладке трубопроводов, благодаря паро- непроницаемости и минимальному водопоглощению, - для тепло- изоляции стен, потолков, промышленных холодильников, а также как отделочный и акустический материал. Ячеистое стекло имеет двойную пористость: стенки крупных пор со- держат микропоры. При этом все микропоры замкнутые. Такое строение газостекла объясняет его низкую теплопроводность X при достаточ- но большой прочности и практически нулевое водопоглощение и паронепроницаемость. Высокая пористость (П = 80...94 %) позволяет обеспечить низкую среднюю плотность (ро= 150.. .350 кг/м3), марки газостеклаD200-400. 52 Виды изделий из ячеистого стекла, производимые объединением «Гомельстекпо» Газостекло в блоках (толщ. 60 мм) ТУ 21 БССР 290-87 Газостекло в блоках (толщ. 80 мм) Газостекло в блоках (толщ. 100 мм) Газостекло в блоках (толщ. 120 мм) Крошка ячеистого стекла Средняя плотность (плотность материала ро) газостекла зависит от вида газообразователя и степени его дисперсности, температуры и продолжительности вспенивания, состава стекла. Благоприятная структура с преимущественно закрытыми порами (размер ячеек 0,25...0,50 мм) обеспечивает относительно высокую прочность ДсЖ = 0,7...4,2 МПа и водостойкость, малое водопоглощение (Wo < 10 %). Температуростойкость газостекла обычного состава 300...400 °С, а бесщелочного - 800... 1000 °С. Газостекло легко об- рабатывается режущим инструментом (можно шлифовать, свер- лить) и воспринимает различную окраску. Для строительного газостекла коэффициент теплопроводности X при плотности р0 = 150.. .400 кг/м3 в сухом состоянии при стандартной температуре испытаний (+25 °С) составляет 0,06.. .0,11 Вт/(м • К). С повышением влажности теплопроводность ячеистого стекла, как и любого изоляционного материала, повышается в зависимости от характера локализации в ней влаги. Но ячеистого стекла выпускают мало и малогабаритными и пли- тами. Выпуск крупных плит был бы более рациональным. Расчетная влажность такого стекла составляет 1 % по массе. 2.5.4. Пористые горные породы К таким породам относятся пемза, вулканические туфы и пеплы , ту- фолавы. Их можно непосредственно использовать как ТИМ в зданиях. 2.5.5. Вспученные горные породы В строительстве в качестве теплоизоляционных применяют изделия из вспученных при обжиге горных пород - перлита, шунгизита (вспу- ченные шунгитовые сланцы), вермикулита. Вермикулит - минерал 53 из группы гидрослюд. Теплопроводность при 25 °С - от 0,05 до 0,2 Вт/(м • °С). Средняя плотность ро = 150...500 кг/м3. Рацио- нальная область применения изделий обусловлена свойствами лег- ких заполнителей и связующих. На основе вспученного вермикулита и вспученного перлита в смеси с вяжущим веществом получают растворные и бетонные сме- си, из которых формируют теплоизоляционные изделия (плиты, скорлупы, сегменты, кирпич) или выполняют теплоизоляционные штукатурки. Безобжиговые перлитовые и вермикулитовые ТИМ изготавли- ваются на портландцементе, жидком стекле, синтетических смолах, битуме, различных клеях. Вспученный перлит, нашедший широкое применение как в Беларуси, так и за рубежом, продолжает оставаться перспективным материалом. Разработано и внедрено в производство большое количество перлитовых теплоизоляционных материалов и изделий. Среди них перлитоцементные плиты и скорлупы, перлитобитумные плиты, перлитофосфогелевые, перлитогатастбетонные и перлитоасбесто- каолиновые плиты и др. В частности, битумоперлит применяют для устройства тепло- изоляции трубопроводов бесканальной прокладки и для бесчердач- ных покрытий. Перлитополимерные изделия, обладающие повы- шенной прочностью, используют в качестве утеплителей в самоне- сущих и навесных легких панелях. К началу 90-х годов XX века «Теплопроектом» в СССР были раз- работаны и прошли все необходимые испытания теплоизоляционные материалы на основе перлита, такие как лигноперлит, эпсоперлит, термоперлит и перлитодиатомит. Термоперлит, не имеющий в своем составе органических соеди- нений, может быть применен как для изоляции горячих поверхно- стей (до 600 °С), так и в качестве огнезащитной и огнестойкой строительной изоляции. В качестве связующего используются гид- роксид натрия NaOH и его соли. В 1999 г. на Апрелевском опытном заводе (РФ) была введена в эксплуатацию линия по производству перлитодиатомитового кир- пича, получившего торговое название термосилипор. Введение в композицию вспученного перлита позволило в несколько раз сокра- тить время тепловой обработки, а следовательно, и затраты тепла на 54 его производство. Выпускается продукция различных размеров: от с т а н д а р т н ы х кирпичей до плит. Кирпич может быть использован при строительстве печей, других тепловых агрегатов, в коттеджном малоэтажном строительстве как несущий конструкционный мате- риал, а в многоэтажном строительстве - как утеплитель. Ряд заводов России продолжает выпускать вспученный вермикулит и изделия на его основе. Часто, когда вспученный вермикулит исполь- зуют в тех же композициях, что и вспученный перлит, первый не вы- держивает конкуренции в силу дороговизны сырья. Вместе с тем в ря- де направлений использования вермикулиту нет равных. Изделия из вермикулита устойчивы к химическим воздействиям, термостойки. Они применяются для облегченных стеновых панелей и плит покрытий производственных сельскохозяйственных зданий, а также для теплоизоляции трубопроводов. В вермикулитовых из- делиях удачно сочетаются теплоизоляционные, акустические и де- коративные свойства. При применении перлита и вермикулита в качестве легких за- полнителей получают теплоизоляционные цементные перлито- и вермикулитобетоны. На их основе можно изготавливать панели са- монесущих наружных стен. Перлит и вермикулит в сочетании с глиняной связкой или жид- ким стеклом позволяют получать обжиговые теплоизоляционные изделия средней плотностью р0 = 250...400 кг/м3. Такие изделия служат для тепловой изоляции печей и оборудования при темпера- туре до 1100°С. 2.5.6. Изделия из асбеста и асбестосодержащие теплоизоляционные материалы и изделия Используются в качестве монтажных (ТТ) и разделяются: а) на асбестовые, состоящие из асбестового волокна (асбестовая бумага, картон, войлок и изделия из них); б) на асбестосодержащие, изготавливаемые из смеси асбестовых волокон с неорганическими вяжущими веществами (магнезиальные вяжущие, известь, цемент) или с трепелом (диатомитом). Асбестовую бумагу изготовляют в виде листов и рулонов из ас- бестового волокна 5-6-го сорта с небольшим количеством (до 5 %) склеивающих веществ (крахмал, казеин). Толщина бумаги 0,3... 1,5 мм, Ро = 450.. .950 кг/м3, а при 100 °С X = 0,14...0,198 Вт/(м • К). 55 Гладкую асбестовую бумагу применяют в качестве теплоизоляци- онной прокладки при изоляции трубопроводов, а гофрированную - для производства одной из разновидностей асбестового картона. Асбестовый картон изготовляют из асбеста 4 -5 сортов с наполните- лем (каолин) и склеивающим веществом (крахмал) в виде листов тол- щиной 2.. .10 мм, р0=900... 1000 кг/м3, при 100 °С X = 0,182 Вт/(мК). Асбестовый картон применяется д ля изоляции трубопроводов, покры- тий деревянных конструкций и дверей для повышения их огнестойкости. Требованиям, предъявляемым к ТИМ, удовлетворяют материа- лы, полученные из смесей асбеста с высокопористыми вещества- ми: трепелом, диатомитом, легкими магнезиальными солями, изве- стью и др. Благодаря высокой температуростойкости асбеста такие материалы могут эксплуатироваться при температуре до 600 °С. Из асбестодиатомитовых материалов известен асбозурит, получае- мый в виде порошкообразной смеси двух классов, А и Б, средней плот- ностью соответственно до 550 и 800 кг/м3 и теплопроводностью при 100 °С равной 0,093 и 0,21 Вт/(м • К). Порошок асбозурита затворяют водой и наносят в виде мастики на изолируемые поверхности. Представителем асбестоизвестковокремнеземистых материалов является вулканит, получаемый в виде плит, сегментов, скорлуп и других изделий средней плотностью 200...400 кг/м3, теплопровод- ностью при 100 °С равной 0,07... 0,09 Вт/(м • К) и пределом прочно- сти при изгибе 0,3...0,35 МПа. Твердеют вулканитовые изделия в автоклавах при давлении 0,8 МПа. К асбестомагнезиальным материалам относится совелит, полу- чаемый из оксидов кальция и магния (CaO, MgO) - продуктов об- жига доломита при 1000 °С, подвергаемых гашению и обработке углекислым газом (карбонизации)с последующей добавкой в смесь асбеста, формованием и тепловой обработкой. Совелит изготавливают с теплопроводностью X~0,082.. .0,086 Вт/(м • К) и пределом прочности при изгибе ^ = 0 , 1 7 . . .0,20 МПа. Присутствие частиц асбеста в пище, питьевой воде, напитках, при вдыхании окружающего воздуха является канцерогенным фактором. Выдыхание асбестовой пыли может вызвать следующие заболевания: рак желудка; рак гортани; рак бронхов; асбестоз легких; утолщение плевры; рак толстой кишки; мезотомиому - злокачест- венную опухоль. 56 По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ка- ждый седьмой житель развитых стран страдает от асбестовой пыли. К такому выводу пришли бельгийские медики на основании пато- логоанатомического исследования легких ста шестидесяти человек. Выделение асбестовых волокон из изделия происходит во время пиления, резки, эксплуатации, замены, удаления. Волокна асбеста с пылью попадают в легкие. Со временем раз- вивается воспаление, которое в ряде случаев трансформируется в рак легкого или злокачественную опухоль плевры. Опухоли возни- кают через многие годы после попадания асбеста в легкие, потому эксперты прогнозируют постоянное повышение онкологическоих заболеваний по крайней мере до 2020 года. В целях защиты асбестовые плиты покрывают 2-3 слоями мас- ляной краски или полимером. В настоящее время ПО «Кричевцементошифер» и ОАО «Крас- носельскстройматериалы» начали выпускать пропитанные полиме- рами и окрашенные асбестоцементные листы, но выпускаются они пока в очень малом количестве и говорить о них как о дешевом кровельном материале не приходится. 2.5.7. Керамзит как тепло- и звукоизоляционный материал Сыпучие теплоизоляционные материалы используются как в ка- честве заполнителей для легких бетонов, так и теплоизоляционных засыпок. Самым популярным из этих материалов, производимых в Республике Беларусь, является керамзит (насыпная плотность Ро = 280... 500 кг/м3, коэффициент теплопроводности X = 0,11 Вт/(м • К)), сырьем для изготовления которого служат легко вспучивающиеся при обжиге глины и глинистые сланцы. Тысячелетиями люди пользовались плотной обожженной гли- ной, а керамзит - вспученный при быстром обжиге темно- коричневых глин материал ячеистого строения, обладающий малой плотностью ро при значительной прочности и высокими теплоизо- ляционными свойствами и представляющий собой гранулы из обожженной глины (рис. 2.2). 57 Рис. 2.2. Гранулы керамзитового гравия Благодаря своим экологическим свойствам, он широко применя- ется в европейских странах. Так, потребление в год на рынке Гер- мании - 2,5 млн. м 3 , Швеции - 1 млн. м 3 , Австрии - 800 тыс. м , Финляндии - 600 тыс. м3, а в Беларуси — только 200 тыс. м3 . В Германии, согласно DIN 4226, керамзит при р0 = 300 кг/м3, X = 0,1 Вт/(м • К) и стена из керамзитобетона при ро = 500 кг/м3, 5 = 40 см иХ = 0,13 Вт/(м • К) имеют уровень теплозащиты RT= 3,07 (м2 • °С)/Вт. Керамзит применяется для утепления фундаментов, устройства полов, перегородок и скатных кровель с высокими тепло- и звуко- изоляционными свойствами, малоэтажных перекрытий в виде теп- лоизоляционных засыпок и может быть использован для теплоизо- ляции труб в бетонных лотках и в грунте. Керамзит керамзиту рознь из-за разного коэффициента вспучива- ния глин. Керамзит Петриковского завода (Беларусь) используется для изготовления конструкционного прочного бетона (например, в Европе делают плиты перекрытия, большепролетные конструкции мостов, уникальные плавающие керамзитобетонные платформы и т.п.), а ке- рамзит ОАО «Новолукомльский завод керамзитового гравия» для теп- лоизоляционных засыпок ро= 250...350 м3 и для изготовления стено- вых керамзитобетонных блоков «Теплокомфорт» X = 0,139 Вт/(м • °С), р0 = 400...500 кг/м3; 50 % его продукции идет в Россию. Проектная производительность Новолукомльского завода состав- ляет 700 000 м3 керамзита в год. Освоен выпуск керамзита по евро- пейским стандартам. Продукция завода сертифицирована Берлин- ским институтом экспертизы стройматериалов по ISO 9001-2000, имеет СЕ-маркировку, дающую право на ввоз и применение в строительстве в странах Европейского союза. Керамзит экспорти- руется в Финляндию, Австрию, Германию, Нидерланды, Польшу, Латвию, Литву, Эстонию и Россию. 58 Пенокерамзитобетонные стеновые блоки. Этот новый энерго- сберегающий строительный материал обладает примерно такими же характеристиками, как и производимый в Беларуси по герман- ской технологии ячеистый бетон, но в 1,5 раза дешевле. Сырье и технические характеристики пенокерамзитобетона: це- мент, песок, керамзит из Новолукомля + пена (российская). ро = 400...500 кг/м3, X = 0,09...0,15 Вт/(м • К), F25, Ясж = 0,5...2,5 МПа (классы В1, 1,5; 2, 2,5; 3,5). 2.5.8. Ячеистый бетон как средство защиты от холода Ячеистые бетоны являются разновидностью легкого бетона, их получают в результате затвердевания вспученной при помощи по- рообразователя (газо- или пенообразующих добавок) смеси вяжу- щего, кремнеземистого компонента и воды. Нет крупного заполни- теля. При вспучивании исходной смеси образуется характерная вы- сокопористая ячеистая структура бетона с равномерно распреде- ленными по объему замкнутыми воздушными порами (до 85 % от общего объема бетона). Благодаря этому ячеистый бетон имеет не- большую плотность и малую теплопроводность. По виду порообразования различают газобетоны (или газосиликаты) и пенобетоны (или пеносиликаты). В первых вспучивание бетонной смеси осуществляют выделением газа при введении газообразователя, во вторых - созданием пены из пенообразователя. Образовавшиеся по- ры представляют собой замкнутые ячейки диаметром 1...3 мм, разде- ленные тонкими стенками из затвердевшей бетонной смеси. Пористость ячеистого бетона сравнительно легко регулировать в процессе изготовления, в результате получают бетоны разной плот- ности и назначения. Ячеистые бетоны делят на три группы: 1) теплоизоляционные плотностью ро в высушенном состоянии не более 500 кг/м3; 2) конструкционно-теплоизоляционные (для ограждающих кон- струкций) плотностью 500...900 кг/м3; 3) конструкционные (для железобетона) плотностью 900... 1200 кг/м3. Пенобетон (или пеносиликат) приготавливают, смешивая раз- дельно приготовленные растворную смесь и пену, образующую воз- душные ячейки. Растворную смесь получают из вяжущего (цемента или воздушной извести) кремнеземистого компонента и воды. 59 Пену приготавливают в лопастных пеновзбивателях или центро- бежных насосах из водного раствора пенообразователей, содержа- щих поверхностно-активные вещества (ПАВ). Применяют клеека- нифольный, смолосапониновый, алюмосульфонафтеновый и синте- тические пенообразователи. Стабилизаторами пены служат добавки раствора животного клея, жидкого стекла илц сернокислого железа; минерализаторами же являются цемент или известь. Газосиликат изготавливают на основе известково-кремнеземис- того вяжущего и алюминиевой пудры или пасты. Это экологически чистый материал, который хорошо сохраняет тепло, устойчив к во- де и низким темепратурам. Изделия из него обладают высокой прочностью при сжатии (0,5...2,5 МПа) и обеспечивают уровень теплозащиты не менее RT= 2...2,5 (м2 • °С)/Вт. Газосиликат при наличии сравнительно хороших прочностных пока- зателей и огнестойкости имеет среднюю плотность р0=250.. .400 кг/м3 и теплопроводность 0,07...0,105 Вт/(м • К). В настоящее время в Бе- ларуси ставится задача по получению в заводских условиях изделий с р0 = 180...200 кг/м3, прочностью при сжатии не менее 0,4 МПа и X = 0,06.. .0,7 Вт/(м • К). Свойства ячеистого бетона (газосиликата), прочность R и плот- ность ро, являются главными показателями качества ячеистого бето- на. Плотность, колеблющаяся от 300 до 1200 кг/м3, косвенно харак- теризует пористость ячеистого бетона (соответственно 85...60 %). Водопоглощение и морозостойкость зависят от величины и харак- тера пористости ячеистого бетона и плотности перегородок между макропорами (ячейками). Для снижения водопоглощения и повыше- ния морозостойкости стремятся к созданию ячеистой структуры с замкнутыми порами. Этому способствует вибрационная технология, так как при вибрации газобетонной смеси разрушаются крупные ячей- ки, снижающие морозостойкость и однородность материала. Ячеистый бетон широко применяется в строительстве. Это тра- диционный ТИМ. Расход энергии на получение 1 м3 изделий из ячеистого бетона более чем в три раза ниже по сравнению с произ- водством глиняного кирпича. В Беларуси технология фирмы «Hebel» используется ОАО «Забудова» (Минская область). Полу- чаемый в п. Чисть ячеистый бетон (газосиликат) содержит очень незначительные концентрации радиоактивных изотопов, мате- риал прост в работе. Такие стеновые блоки средней плотностью 60 ро = 400...600 кг/м3, прочностью при сжатии 2,5...5,0 МПа имеют коэффициент теплопроводности X = 0,12...0,18 Вт/(м • К), что по- зволяет в настоящее время применять их в стенах без дополнитель- ного слоя из эффективного утеплителя. В Республике Беларусь АП «Минский КСИ» производит блоки стеновые мелкие (средней плотностью р = 500...600 кг/м3 и коэф- фициентом теплопроводности X = 0,14.. .0,18 Вт/(м • К)); плиты теп- лоизоляционные из ячеистого бетона для утепления покрытий и чердачных перекрытий, а также стен (средняя плотность 400 кг/м3 и коэффициентом теплопроводности X - 0,1 Вт/(м • К)). АО «Гроднен- ский комбинат строительных материалов» осуществляет производст- во газосиликатного плитного утеплителя, предназначенного для уте- пления строительных конструкций и изоляции промышленного оборудования (средняя плотность 400. кг/м3 , теплопроводность в сухом состоянии X = 0,079 Вт/(м • К)) и утеплителя газосиликатного дробленного (коэффициент теплопроводности в сухом состоянии X = 0,092 Вт/(м • К)). ^ В настоящее время АО «Гродненский КСМ» и Смолевичский за- вод силикатных изделий выпускают также утеплитель из ячеистого бетона средней плотностью до 300 кг/м3 и пределом прочности при сжатии не менее 0,6 МПа. ОАО «Сморгоньсиликатбетон» выпускает блоки из ячеистого бетона стеновые, газосиликатные (СТБ 1117-98), категории 2 (на клей) ГОСТ 2520-89 плотностью D-400, D-500, D-600. Эти блоки изготавливаются на новой немецкой линии «MASA-HENKE» с точ- ностью резки -1-1,5 мм, классом прочности на сжатие от 1,5 до 3,0, плотностью бетона от 400 до 600 кг/м3 , теплопроводностью X от 0,11 до 0,14 Вт/(м • К), морозостойкостью 35 циклов и влажностью бетона до 25 %. Укладываются данные блоки на растворную сухую смесь PCC-N118-За (категории 2 на клей). Толщина шва 1-2 мм при расходе 28 кг на 1 м3. После укладки новых блоков на клей штука- турка не обязательна. В экспериментальных формовках на ЗАО «Могилевский КСИ» выпускались опытные партии ячеистобетонной теплоизоляции плотностью 200...300 кг/м3. В Беларуси на 10 государственных заводах производится на ду- шу населения столько же ячеистого бетона, сколько в Германии, т.е. более 2.млн. м3. 61 Стена в 350 мм из ячеистого бетона эквивалентна 600 мм кера- мического кирпича. Не все ячеистые бетоны одинаковы. Многое зависит от того, где они производятся. Много бетонов идет на рынок РФ. Перед гос- предприятиями силикатной промышленности все острее встает проблема изношенности оборудования. Конкуренцию госпредприятиям с 1997 г. составляет ОАО «Забу- дова» благодаря применению оборудования и технологии фирмы «Хебель» (Германия). Изделия отличаются высоким уровнем каче- ства. Это точность геометрических параметров изделий (± 1 мм), что позволяет укладывать блоки стеновые и теплоизоляционные на специальный клеевой раствор с толщиной шва 2.. .2,5 мм. В результате в готовой стене не будет мостиков холода и значи- тельно повышается теплоизоляция помещений. Единственный крупный недостаток продукции ОАО «Забудова» - ее цена, которая выше, чем у предприятий государственной собст- венности. Нет белорусского препарата для вспучивания. Силикатобетонные изделия из ячеистого бетона (газосиликат) идеально подходят для «модного» и перспективного сейчас в мире метода каркасного строительства. Газосиликатные блоки имеют С I h b размеры < 599х249х100 , 150 или 625 200,250 300, 375 400, 500 р0 = 250.. .400 кг/м3 и теплопроводность X = 0,09 Вт/(м • К). Большой эф- фект по теплозащите при р0= 150.. .200 кг/м3, X = 0,06.. .0,07 Вт/(м • К). Ячеистый бетон (газосиликат) не является огнестойким материа- лом. При t > 140 °С начинается процесс дегидратации гидросилика- тов кальция (СаО • Si02 • Н20), что сопровождается снижением прочностных показателей. По экологическим качествам газосили- катные блоки уступают пеностеклу (ячеистому стеклу). Технология получения пенобетона и пеногипсобетона значи- тельно проще по сравнению с производством ячеистых блоков ав- токлавного твердения (газобетона и газосиликата). При использова- нии данной технологии не нужны автоклавы! 62 Пенообразователи могут быть получены из местного сырья. Применение ячеистых материалов из пенобетона и пеногипса в качестве стеновых ТИМ позволяет: • снизить массу ограждающих конструкций; • уменьшить энергозатраты при производстве изделий из этих материалов и при эксплуатации зданий и сооружений. 2.5.9. Жидкое стекло В последние годы разработана группа эффективных теплоизоляцион- ных материалов на основе вспученного жи^Що стекла (Na20 • «SiC^X из которого с тонкомолотыми минеральными наполнителями (СаСОз, мел, зола ТЭС) и специальными добавками получают гранулиро- ванные полуфабрикаты - стеклопор и силипор. Стеклопор имеет крупность зерен более 5 мм, силипор - менее 5 мм. Пористость стек- лопора и силипора 98...99,6 %. Средняя плотность ро= 200 кг/м3, теп- лопроводность X = 0,028...0,035 Вт/(м • К). На основе стеклопора и силипора с применением различных связующих получают эффек- тивные теплоизоляционные изделия. 2.6. Органические теплоизоляционные материалы и изделия Классификация Природные По способу получения Синтетические Растительного 1 Животного происхождения происхождения I I (войлок) Полимерные Древесина Щепа, стружки, опилки Пенопласты с изолирован- ной ячейкой Солома зерновых культур Кукурузные кочерыжки, макулатура, камыш, торф, костра льна и конопли Поропласты имеют сообща- ющиеся поры Сотопласты - регулярно повторяю- щиеся полости Пенополистирол (ППС), пенополивинилхлорид (ПВХ), пенополиуретан (ППУ), фенолформальдегид (ФФ); ро= 10... 150 kj-/M\ X = 0,023...0,052 Вт/(м-К) Л™=0,05...4МПа Ж„ = 2. . .70% 63 Органические ТИМ могут быть следующих видов: 1. Штучные ячеистые: плиты пенополистирольные и полисти- ролбетонные; 2. Штучные волокнистые: плиты древесно-волокнистые (ДВП): - мягкие, - полутвердые; плиты льнокостричные (костролит). Большинство органических теплоизоляционных материалов из- готавливают в виде плит, обычно крупноразмерных, что упрощает и ускоряет производство работ и способствует удешевлению строи- тельства. К основным теплоизоляционным материалам на основе органи- ческого сырья относятся: • пористые пластмассы; • фибролитовые и арболитовые, льнокостричные, прессованная солома, камышит, эковата (из макулатуры); • торфяные теплоизоляционные изделия (торфоплиты); • изоляционные древесно-стружечные (ДСП) и древесно- волокнистые плиты (ДВП). Для их изготовления используют только органтеское сырье - древесину, главным образом в виде отходов (опилки, стружка, ще- па), и другое растительное сырье волокнистого строения - камыш (камышит), солому зерновых культуру (соломит), малоразложив- шийся верховой торф (торфяные плиты), кукурузные кочерыжки, костра льна и конопли (костролит) и немного минерального вяжу- щего (цемент). Большое количество теплоизоляционных изделий сегодня изго- товляют на основе различных полимеров и синтетических смол. 2.6.1. Древесно-волокнистые изоляционные плиты ДВП производят из неделовой древесины, используя отходы ле- сопиления и деревообработки, а также бумажную макулатуру, со- лому, стебли тростника, льняную костру. Их перерабатывают в во- локнистую массу с последующим формованием и тепловой обра- боткой. В зависимости от средней плотности и соответственно 64 водопоглощения и прочности выпускают мягкие (ро < 350 кг/м3 ), полутвердые (р0 = 400... 800 кг/м3), твердые (ро > 850 кг/м3) и сверх- твердые (ро > 950 кг/м3) ДВП. Для тепловой изоляции применяют мягкие плиты с влажностью не более 12 %, максимальным водопо- глощением не более 30 % за 2 часа, пределом прочности при изгибе Rmt= 0,4... 2,0 МПа и теплопроводностью 0,05 5... 0,09 Вт/(м • °С). К недостаткам древесно-волокнистых плит относятся повышен- ное водопоглощение и гигроскопичность, легкая воспламеняемость и поражаемость грибками. Достоинством ДВП являются их большие размеры (длина до 3 м, ширина - до 1,6 м), т.к. это способствует индустриализации строи- тельно-монтажных работ и уменьшению затрат труда. Изоляционные плиты используют для тепло- и звукоизоляции стен, потолков, полов, перегородок и междуэтажных перекрытий, утепления кровель, акустической отделки специальных помещений. 2.6.2. Древесно-стружечные плиты ДСП изготавливают путем горячего прессования массы, содержащей около 90 % волокнистого органического сырья (чаще всего применяют специально приготовленную древес- ную шерсть) и 8. . . 10 % синтетических смол (фенолоформаль- дегидной (ФФ) или мочевиноформальдегидной). Для теплоизоляционных целей служат легкие плиты плотностью р0= 250...500 кг/м3 и теплопроводностью 0,046...0,093 Вт/(м • °С). По- лутяжелые и тяжелые плиты плотностью соответственно 500...800 и 800...1000 кг/м3 и прочностью при изгибе 5...35 МПа применяют как отделочный и конструкционный материал. Для древесно-стружечных плит в отличие от древесно-волокнистых характерны сравнительно небольшие линейные изменения при пе- ременной влажности W и значительно большая прочность (для плит с ро = 200.. .400 кг/м3 предел прочности при изгибе 3... 8 МПа). Дре- весно-стружечные плиты разнообразны по конструкции (однослой- ные, сплошные и с внутренними каналами, трехслойные и много- слойные), по средней плотности (легкие ро < 500 кг/м3 , средние р0 = 500...650 кг/м3 и тяжелые р0 = 660...800 кг/м3), виду отделки (необлицованные и облицованные бумагой, шпоном и т.д.). 65 2.6.3. Торфяные теплоизоляционные изделия Данные изделия выпускают в виде плит, а также скорлуп и сег- ментов. Сырьем для них служит слаборазложившийся молодой вер- ховой торф-сфагнум, при переработке расщепляемый на отдельные волокна. Сформованные прессованием изделия поступают на суш- ку, при которой (t = 150 °С) из торфа выделяются смолистые веще- ства, склеивающие волокна. Средняя плотность торфяных плит ро = 170...200 кг/м3 , прочность при изгибе Rmr не менее 0,3 МПа. Теплопроводность А, = 0,058...0,064 Вт/(м • °С). Водопоглощение торфяных плит за 24 часа достигает 180... 190 %. Они дешевые, об- ладают хорошей горючестью. В увлажненном состоянии, особенно при хранении в штабелях, торфяные изделия могут самовоспламеняться. Предельная темпера- тура их применения 100 °С. Торфяные теплоизоляционные изделия (1,0 х 1,5 х 0,03 м) могут быть использованы для изоляции про- мышленных холодильников и различных ограждений. Для защиты их от увлажнения устраивают пароизоляцию. 2.6.4. Арболит При достаточно низкой средней плотности (ро < 550 кг/м3) тепло- изоляционным материалом может служить арболит (арбо - древеси- на). Он представляет собой разновидность легкого бетона, изготавли- ваемого из подобранной смеси портландцемента, воды и органическо- го коротковолокнистого сырья, обработанного водным раствором хи- мического минерализатора. Химическими добавками служат хлори- стый кальций (СаСЬ), растворимое стекло (Na20 • п • Si02), сернокис- лый глинозем и полиметаллический водный концентрат (ПВК). Органические заполнители могут быть различного происхожде- ния и иметь различную форму частиц (дробленые отходы древес- ных пород, станочная стружка или щепа, сечка камыша, соломы, костра льна или конопли, подсолнечная лузга и т.п.). Технология изготовления изделий из арболита во многом приближается к тех- нологии изделий из обычных бетонов. Прочность на сжатие RctK ар- болитовых изделий, предназначенных для тепловой изоляции, - 0,5... 1,5 МПа, водопоглощение - 60.. .85 %, при влажности W - 15 % - 66 теплопроводность X = 0,15...0,17 Вт/(м • °С). Арболитовые изделия, учитывая их сравнительно высокую теплоизоляционную способ- ность при пониженных значениях прочности и модуля упругости, рационально применять для невысоких и самонесущих наружных панелей и крупных блоков, чердачных и совмещенных покрытиях при соответствующей защите от увлажнения. 2.6.5. Фибролит Близким по свойствам к арболиту является фибролит - плотный материал, изготавливаемый из специальных древесных стружек (древесной шерсти) и неорганического вяжущего вещества. Древес- ную шерсть (стружку длиной 200...500 мм, шириной 2...5 мм и толщиной 0,3...0,5 мм) получают на специальных станках, исполь- зуя короткие бревна ели, липы, осины или сосны. Вяжущим чаще всего служит портландцемент (ПЦ), реже магнезиальное вяжущее (MgO). Древесную шерсть предварительно смачивают на вибросите раствором минерализатора - хлористого кальция СаС12, жидкого стекла Na20 • п • Si02 при помощи дождевальной установки, а затем подают транспортером в смесительный барабан принудительного действия. Туда же через дозировочный шнек поступают цемент и вода. Перемешанную массу укладывают ленточным транспортером в непре- рывно передвигающиеся по рольгангу формы. Формы с массой после- довательно проходят камеру начеса, прессовочный вал, пост разделки на плиты. Скомплектованные в штабеля плиты (по 10... 12 шт.) с прес- са после формовки под давлением 0,5 МПа направляют в камеру твер- дения. Влажность цементно-фибролитовых плит должна быть не более 20 % по массе. Плиты обычно имеют длину 240 и 300 см, ширину 60 и 120 см, толщину 3... 15 см. Плиты применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий II и Ш классов, для устройства перегородок, каркасных стен и перекрытий в сухих условиях. Фибролит хорошо (легко) обрабатыва- ется - его можно пилить, сверлить, в него можно вбивать гвозди. Стена из фибролитовых плит толщиной 15 см по термическому со- противлению эквивалентна кирпичной стене в два кирпича (51 см). Фибролит выпускают в виде плит, прессуемых под давлением 0,1...0,4 МПа, трех марок по средней плотности: Ф300, Ф400, Ф500. При изменении плотности изделий от 300 до 500 кг/м3 минимально 67 допустимый предел прочности при изгибе изменяется от 0,4 до 1,2 МПа. Водопоглощение фибролита 35...60 %. Теплопровод- ность 0,09...0,15 Вт/(м-°С). Фибролит отличается высокой звуко- поглощаемостью, обусловленной сообщающимся характером пор, хорошим сцеплением со штукатурным слоем, не горит открытым пламенем, но может поражаться грибком. Им утепляли наружные стены блок-комнат в 60-х и 70-х годах XX столетия, сегодня утеп- ляют стены, покрытия. 2.6.6. Соломит Соломит - плиты, получаемые на специальных станках из стеб- лей с прессованием и перевязкой проволокой. Таким плитам необ- ходима защита от гниения, возгорания, повреждения грызунами. 2.6.7. Камышит и другие местные материалы Эти материалы представляют собой прессованные стебли, кото- рые связаны проволокой и требуют защиты от грызунов, гниения! Для этого данные материалы пропитывают антисептиками. 2.6.8. Древесно-опилочные плиты. Древесно-опилочные плиты изготавливаются из смеси опилок, полимера, гидрофобизатора и антисептика. Плиты могут быть одно- и многослойными, сплошными и ячеистыми. Для тепловой изоля- ции можно применять плиты средней плотностью до 500 кг/м3. 2.6.9. Войлок строительный Войлок строительный изготовляют из низших сортов (из отхо- дов) шерсти животных с добавкой растительных волокон и крах- мального клейстера. В Беларуси в Смиловичах и Бобруйске рабо- тают валяльно-войлочные фабрики. Работа на них вредная и трудо- емкая. После валки войлок имеет вид пластин-полотнищ длиной и шириной до 200 см..Плотность войлока р0 = 150...500 кг/м3, тепло- проводность X - около 0,06 Вт/(м • °С). Чтобы предотвратить появ- ление моли, войлок необходимо пропитывать 3 %-м раствором фто- ристого натрия NaF и перед применением высушивать. Войлок 68 использовали для тепловой и звуковой изоляции стен и потолков под штукатурку, для утепления наружных углов в рубленых домах, оконных и дверных коробок, торцов железобетонных балок, опус- кающихся на наружную стену, водопровода (до 100 °С). 2.6.10. Термо-Ханф — теплоизоляция будущего. Фирма «Хок Фертрибс-ГМБХ» (Hock Vertriebs GmbH&Co. KG) из волокон культурной конопли производит теплоизоляционные плиты разной толщины. Процесс запатентован в 1995 г., и материал получил название «Thermo-Hanf» и состоит на 85 % из волокон ко- нопли и на 15 % из полиэстера. Продукция фабрики отмечена сер- тификатом Института экологии, Кёльн. Исследования показали, что конопляная теплоизоляция по многим показателям превосходит образцы из стекловолокна. Благодаря своим исключительным механическим и теплофизическим свойствам (плот- ность ро = 186 кг/м3 , теплопроводность X = 0,059 Вт/(м • К)) конопля находит все более широкое применение в строительных конструк- циях в качестве теплозвукоизолирующего материала. Хорошая диффузионная паропроницаемость позволяет приме- нять конопляную теплоизоляцию даже в деревянных конструкциях. При формировании плит из конопляного волокна обычно исполь- зуют нежесткие вяжущие материалы, такие как известь или глина. Нежесткое вяжущее в сочетании с эластичным конопляным волок- ном дает гибкий и трещиностойкий материал, хорошо приспосаб- ливающийся к деформациям сооружения и практически не реаги- рующий на изменение температуры. Главное преимущество Термо-Ханфа в том, что при работе с ним не требуется ни специальной маски, ни костюма, предохраняющего тело от режущей стеклянной пыли. В 2000 году Термо-Ханф по- ставлялся на 250 оптовых складов стройматериалов. Бесспорно, что он пока дороже своих синтетических конкурентов: 1 м2 Термо- Ханфа толщиной 10 см обойдется в 12 евро, что очень немало. Но нетрудно предсказать, что цена будет неуклонно снижаться син- хронно с повышением спроса. Самый первый дом с конопляной изоляцией был построен в 1997 го- ду в городе Штутензее-Шпек, где и расположена фабрика. Его крыша полностью утеплена плитами толщиной в 20 см, а для 69 изоляции стен применены пятисантиметровые прокладки. Через три года фирма «Хок Фертрибс-ГМБХ» получила подряд в строитель- стве жилого комплекса из 21 дома в городе Ганновер. Общая стои- мость сделки превысила 2 миллиона марок. 2.6.11. Газонаполненные пластики Наиболее эффективными органическими теплоизоляционными материалами являются газонаполненные ячеистые пластмассы (пла- стики), т.е. органические высокопористые материалы, получаемые из полимеров. Газонаполненные пластики - пластмассы, вспененные при помощи порообразователей или другими способами (наполнитель таких мате- риалов - газ), условно делятся на пенопласты и поропласты. Пенопласты имеют преимущественно закрытые, не сообщаю- щиеся между собой поры (изолированные ячейки). В поропластах перегородки между отдельными ячейками нару- шены и полости сообщаются между собой. Для теплоизоляции лучше применять пенопласты, а поропласты целесообразно применять как звукопоглощающий материал. Сотопласты - пластики с регулярно повторяющимися полостями (рис. 2.3). Рис. 2.3. Сотопласт Особый вид газонаполненных пластиков - синтактные или мик- робаллонные пены. Отличаются малой плотностью, тепло-, звуко- и электроизоляционными свойствами. Применяются для заполнения многослойных конструкций, теплоизоляции холодильных установок, 70 электроизоляции кабелей, изготовления плавучих средств, в качест- ве фильтров для газов и жидкостей, амортизационного материала (например, в производстве мебели). Пено- и поропласты получают при термическом разложении газооб- разователей или при взаимодействии компонентов (химический спо- соб), а также в результате расширения растворенных газов при сниже- нии давления или повышении температуры (физический способ). Наибольшее распространение в современном строительстве полу- чили пенопласты на основе следующих полимеров: полистирола, по- ливинилхлорида, полиуретанов, фенолформальдегидных смол и по- лиэтилена. В зависимости от вида полимеров и способа получения изменяются и основные свойства пористых пластмасс (табл. 2.1). Таблица 2.1 Технические характеристики пористых пластмасс Вид ячеистой пластмассы Плот- ность Ро, кг/м3 Предел прочности, МПа Пре- дельная темпера- тура - приме- нения t Теплопро- водность, Вт/(м • °С), при t = = (20±5) °С Водопо- глоще- ние по объему,%, за 30 суток на сжатие ^сж I на изгиб ^тг Пенополистирол 30... 200 0,15... 3,0 0,4... 0,7 60 °С 0,11.. .0,20 15 Пенополивинилхло- рид 50.. .270 0,23... 2,5 0,4... 4,0 60 °с 0,15.. .0,19 10...3 Пенополиуретан 30. . .200 0,15... 3,5 1,0... 5,0 150°С 0,12...0,21 18...5 Фенольный пено- пласт (резольный) 80. . .150 0,25... 0,7 0,3... 0,6 130 °С 0,14...0,19 28. . .8 Мочевикоформаль- дегидный поропласт (мипора) 10...25 0,02... 0,04 - 110°С 0,11...0,15 78.. .85 Фенольный пенопласт - один из первых пенопластов. Он жест- кий, теплостойкий, хорошо сцепляется в момент отвержения с дру- гими материалами. Фенолформалъдегидные пенопласты используются при изготов- лении трехслойных панелей с внешними слоями из гофрированного алюминия или стальных листов. 71 В строительстве с успехом применяются также пенополистирол и пенополиуретан. В зависимости от прочности и модуля упругости газонаполнен- ные пластмассы подразделяются на жесткие, полужесткие и эла- стичные. В зависимости от отношения полимера к нагреванию пенопласты подразделяют на термопластичные и термореактивные. В основе первых лежат полимеры с линейной структурой (полистирол (ПС), поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП) и др.). В основе вторых - полимеры с пространственной структурой (фенолформальдегидные (ФФ), мочевиноформальдегидные, ненасы- щенные полиэфиры, эпоксидные (ЭП), полиуретановые (ПУ) и др.). Специфические особенности газонаполненных пластмасс опре- деляют техническую направленность и экономическую эффектив- ность их применения в качестве строительной теплоизоляции. Бла- годаря низкой средней плотности, высоким тепло- и звукоизоляци- онным свойствам, повышенной удельной прочности, а также ряду ценных технологических и эксплуатационных свойств пенопласты не имеют аналогов среди традиционных строительных материалов. Однако большинству газонаполненных пластмасс свойственны определенные недостатки, существенно ограничивающие возмож- ность их применения: пониженные огнестойкость, теплостой- кость и температуростойкость. Кроме того, не изучены еще про- цессы деструкции (старения) этих материалов и их биостойкостъ и экологическая безопасность в процессе длительной эксплуатации. Одним из важнейших критериев качества пенопластов является соотношение числа открытых и закрытых пор в их структуре. Фи- зико-механические характеристики улучшаются с увеличением со- держания закрытых ячеек. Преимущественно замкнутую ячеистую структуру имеют поли- стирольные, поливинилхлоридные и карбамидные пенопласты, а также жесткие пенополиуретаны. Это предопределяет распростра- ненность перечисленных пенопластов в качестве теплоизоляцион- ных материалов в строительных конструкциях. Отношение предела прочности теплоизоляционных пластмасс к их средней плотности (плотности материала) с ж = Ккк значительно Ро 72 выше, чем для других теплоизоляционных материалов. Пенопласты имеют более низкое водопоглощение и большую звуконепроницае- мость по сравнению с поропластами. Поропласты и пенопласты очень легки и малотеплопроводны (см. табл. 2.1). В то же время они водостойки, не загнивают, жест- кие пено- и поропласты достаточно прочны. Особенностью теплоизоляционных пластмасс является ограни- ченная температуростойкость. При соответствующем подборе состава могут быть получены самозатухающие ячеистые пластмассы. Некоторые ячеистые пласт- массы трудновоспламеняемы или негорючи (фенольные пенопла- сты). Ячеистые пластмассы стойки к действию влаги и агрессивных сред, не поражаются грызунами и различными микроорганизмами. Особенно перспективны пенопласты на основе фенолформалъ- дегидных (ФФ) и 1111У смол. Эти изделия отличаются повышенной тепло- и огнестойкостью, относительно несложной технологией. Их можно изготавливать непосредственно при производстве трехслой- ных конструкций в виде заливочных материалов из жидких компо- зиций, вспениваемых и отверждаемых без подогрева в течение не- скольких минут. Пенопласты выпускают и в виде плит и блоков с размерами сто- рон до 1000 мм с толщиной 50.. .70 мм. Плиточные пенопласты под- даются обработке и склеиваются как между собой, так и с другими материалами. Из макулатуры также получают широкую номенклатуру тепло- и звукоизоляционных материалов. Структурную основу их составля- ют соты или гофры. Такие изделия получили название сотопла- сты. Сырьевая смесь включает бумажные волокна из макулатуры и хлопчатобумажной ткани. В качестве клея используют синтетиче- ские смолы. Сначала получают листовой материал, который пропи- тывается смолами и прессуется с образованием гофр или сот. Эти листы склеиваются в пакеты с образованием плит или блоков. Мас- са 1 м3 сотопластов от 60 до 140 кг, а прочность при сжатии - от 1,5 до 10 МПа. Сотопласты используют более столетия, с каждым го- дом совершенствуя технологию и расширяя области их применения. Сотопласты по сравнению с пено- и поропластами имеют гео- метрически более правильную структуру ячеек и отличаются вы- раженной анизотропией свойств. Материалами для сот служат 73 гофрированные листы бумаги, хлопчатобумажные ткани, крафт-бумага, стеклоткань, алюминиевая фольга. В качестве пропитывающих со- ставов применяют в основном мочевино- и фенолформальдегидные композиции. Средняя плотность сотопластов р0 = 60... 140 кг/м3 , предел прочности при сжатии 1,4... 1,7 МПа, теплопроводность X = 0,17...0,35 Вт/(м • °С). Теплофизические свойства сотопластов можно значительно улучшить, заполнив ячейки крошкой из мипо- ры, зернами вспученного перлита и др. Сотовый (канальный) поликарбонат - твердый прозрачный пла- стик, высокой прочности, хорошо обрабатывается и изгибается в холодном состоянии. Сегодня нужно производить и применять только высокоэффек- тивные и экологически чистые ТИМ. Промышленность строительных материалов Беларуси выпускает следующие эффективные ТИМ: - минераловатные изделия на синтетических связующих (г. Го- мель, «Березастройматериалы»); - полистирольный пенопласт (г. Минск, КСИ; Слуцк и др.), около 500000 м3 в год; - полистиролбетон (г. Минск, г. Витебск); - газосиликатные теплоизоляционные плиты (г. Минск, Смор- гонь, г. Орша); - ячеистое стекло (пеностекло) (г. Гомель); - цементный фибролит (г. Витебск). При производстве минеральной ваты имеются выбросы токсич- ных примесей из синтетических смол. Эти примеси выделяются и из готовой продукции. Наиболее эффективны для утепления: - полистирольный пенопласт; - полиуретановый пенопласт; - ячеистое или газостекло; - минеральная вата на финской фенолформальдегидной смоле нормированного состава; - газосиликат; - полистиролбетон. 74 2.6.12. Пенополиуретан (ППУ) жесткий Пенополиуретан ППУ - самый эффективный в теплотехническом отношении из всех известных ТИМ. Самозатухающий пенопласт. В настоящее время наиболее эффективными теплоизоляционными материалами являются газонаполненные полимеры (пенопласты), из которых наиболее широкое распространение нашли пенополиуретаны (ППУ), обладающие наилучшими теплоизоляционными и эксплуата- ционными характеристиками, которые благодаря хорошей техноло- гичности для любой задачи в области теплоизоляции представляют выгодное в стоимостном отношении, экономичное и технически со- временное решение. Существующие способы получения и пенообра- зователи позволяют получать жесткий пенополиуретан с преобладаю- щим содержанием закрытых пор (90...95 %) и низкой плотностью ро. Эти важные эксплуатационные свойства открывают широкие возмож- ности применения пенополиуретана для решения задач проектирова- ния и строительства теплоизоляционных конструкций. Пенополиуретан изготавливают: а) непрерывным способом; б)заливкой; в) напылением. Его получают при t - 50...80 °С в результате сложных реакций, протекающих при смешивании простого или сложного полиэфира и диизоцианита или полиизоцианита (вещество, содержащее уретан), воды в присутствии катализатора, т.е. вещества, регулирующего его вспенивание и отверждение, эмульгатора (поверхностно-активных веществ) и добавок (рис. 2.4 ). Рис. 2.4 75 Два основных способа изготовления жестких пенополиуретанов - заливка и напыление^ позволяют получать следующий ассортимент изделий: • предварительно изолированные в заводских условиях трубы (ПИ-трубы); основными производителями этих труб в республике являются СП «Белизолит» и ООО «Сармат»; • теплоизоляционные полуцилиндры и другие фасонные изделия для элементов трубопроводов и запорной арматуры; • трехслойные панели и другие конструкционные строительные изделия (рис. 2.5); ^ " '"""" ' "WKJf* * (Г Рис. 2.5. Промышленное производство панелей из полиуретанового пенопласта способом непрерывной прокатки: 1 - баки; 2 - дозирующие устройства; 3 - перемешивающая головка; 4 - двойная конвейерная линия; 5 - облицовочные элементы; 6 - устройство резки; 7 - готовая панель (в складском помещении) • теплоизоляционные пенополиуретановые композиции могут наноситься методом набрызга, что позволяет получить бесшовную изоляцию. Впервые в Беларуси тепло- и гидроизоляционное покры- тие методом набрызга нанесено на стены Дворца тенниса в Минске. Пенополиуретановые композиции могут заливаться также в зазоры между конструктивными элементами или в пространство между изоли- руемой поверхностью и легкой металлической передвижной опалубкой. ППУ-Э (эластичный) изготавливают путем взаимодействия сложного полиэфира с диизоцианитом в присутствии соответст- вующих добавок. Имеет открытую пористую структуру, сохраняет эластичные свойства при температуре от -15 до +100 °С, негигро- скопичен. Для придания свойств самозатухания при изготовлении добавляют трихлорэтилфосфат. Стоек к воздействию бензина и 76 смазочных масел. Относительное удлинение в момент разрыва - не менее 150 %, а для самозатухающего - 120 %. Это поролон в виде полотнищ и лент. Его р0 = 3 0... 70 кг/м3 и X = 0,03... 0,04 Вт/(м • °С). ППУ-Э (жесткий) представляет собой жесткий газонаполненный пластик с мелкоячеистой структурой и преобладанием закрытых ячеек от светло-желтого до светло-коричневого цвета. Изготавли- вают его в заводских условиях путем заливки в формы или в конст- рукции смеси полиэфира П-3 и продукта ДУДЭГ в присутствии эмульгатора и катализатора в определенном соотношении в специ- альных установках: • пеногенераторах; • заливочных машинах; • напылением. Пена наносится на предварительно подготовленную чистую и сухую поверхность. ППУ система отвержается при t > +5 °С. Более низкая температура воздуха приведет: • к более высокой хрупкости внешнего слоя; • плохой адгезии к поверхности; • к увеличению расхода компонентов. Так как полиуретановая пена является превосходным изоляци- онным материалом, это позволяет эффективно снизить потери тепла во время транспортировки горячей воды или пара в предызолиро- ванных трубах централизованного теплоснабжения. Чем объясняется хорошая теплоизоляция этого материала? Пенополиуретан содержит от 92 до 98 % закрытых пор, которые заполнены изоляционными газами. Только от 2 до 8 % объема пе- нополиуретанов содержит твердый полимер. Содержание твердого полимера определяется плотностью ППУ: чем выше плотность ППУ, тем выше процент твердого полимера. Закрытые поры запол- нены газом, который образуется во время производства полиурета- новой пены. Структуру пор ППУ можно менять, используя различные вспе- нивающие агенты (вещества). Вспенивающие вещества можно разделить на два вида: химиче- ские и физические. Химические вспенивающие вещества - соединения, которые при хи- мической реакции выделяют газы. В качестве химического вспенивателя 77 обычно используется вода. Вода вступает в реакцию с изоционатом и образует мочевину и двуокись углерода СО2, из-за чего и проис- ходит вспенивание реакционной смеси. Физические пенообразующие агенты являются низкокипящими жидкостями, которые испаряются благодаря экзотермической реак- ции полимеризации. Молекулы выпущенного газа образуют реак- ционную смесь. В пенополиуретановой теплоизоляции труб ис- пользуют физические вспенивающие агенты HCFC141b и цикло- пентан (табл. 2.2). Таблица 2.2 Теплопроводность газов, вспенивающих ППУ Газ Теплопроводность газа, Вт/(м * К) Воздух 0,0248 Диоксид углерода С 0 2 0,0153 Циклопентан 0,011 HCFC141b 0,0088 Физические вспенивающие агенты лучше изолируют, чем диоксид углерода (СО2), и долгосрочные свойства изоляции для систем физи- ческого вспенивания лучше, чем для систем водного вспенивания. Изменение теплопроводности полиуретановой пены в процессе старения Свежая пена характеризуется определенной величиной началь- ной теплопроводности. Но со временем диоксид углерода С0 2 будет диффундировать из пены и перемещаться в воздух. Так как воздух характеризуется большей теплопроводностью, чем С02 , то происходит увеличение теплопроводности пены. Полиэтиленовая оболочка (ПЭ) толщиной в предварительно изо- лированных трубах, 3 мм является эффективным диффузионным барьером для воздуха и С0 2 . Оболочка из ПЭ определяет изоляци- онные качества ПИ-труб. 78 Физические вспенивающие агенты перемещаются в пене очень медленно по сравнению с воздухом и С02 . Пена для них является диффузионной преградой. Величина теплопроводности при приме- нении оболочки в 3 мм снижается в 1,7 раза. В полиуретановых предызолированных трубах, находящихся в земле, скорость процессов диффузии снижается, так как почва так- же служит изоляционным слоем. Таким образом, полиуретановая пена является хорошим изоля- ционным слоем в трубах централизованного теплоснабжения. Свойства жесткого ППУ (по данным НИИ прикладных физиче- ских проблем им. A.M. Севченко НАН Беларуси). Жесткий пенопо- лиуретан наряду с высокой экономичностью и простотой перера- ботки характеризуется следующими свойствами: • широким температурным диапазоном эксплуатации: t = +165.. .-200 °С, выдерживает кратковременный нагрев до +250 °С; • высокими показателями физико-механических свойств: = 0,3...0,8 МПа; • высокой стойкостю к старению (формостабильностью); • химической и биологическая стойкостью; • возможностью заполнения узких пространств, т.е. техноло- гичностью. Гарантированный срок эксплуатации пенополиуретанов при 140... 150 °С составляет 30 лет, т.е. ППУ не теряет своих свойств в течение длительного времени. Теплоизоляционные свойства. Жесткий пенополиуретан обла- дает наиболее низким коэффициентом теплопроводности из всех известных в настоящее время теплоизоляционных материалов: X = 0,024. ..0029 до 0,035 Вт/(м • К). Это связано с тем, что пенополиуретановый материал на 90.. .95 % состоит из закрытых пор, заполненных вспенивающим агентом (изоляционным газом), теплопроводность которого мала. Для реше- ния задачи тепловой изоляции в основном используются пенопо- лиуретаны плотностью ро = 30... 100 кг/м3. В связи с этим уже при малых толщинах теплоизоляционного слоя теплоизолирующая способность пенополиуретана очень вели- ка. Значение коэффициента теплопроводности А, может составлять 79 0,017...0,035 Вт/(м2 • К) в указанном диапазоне температур -200 ... +165 °С. Благодаря своей низкой теплопроводности жесткий пено- полиуретан можно использовать для решения широкого спектра профессиональных задач теплоизоляции конструкций, для которых по техническим и экономическим причинам требуется оптимальная и высокая экономия тепловой энергии. Теплоизоляционные свойства вспененных полимеров во многом зависят от водопоглощения и диффузии воздуха в ячейки полимера. Для пенополиуретана средняя величина водопоглощения W состав- ляет 3... 3,5 % от объема, т.е. он практически не впитывает влагу. Существующие в настоящее время физические способы получения жестких пенополиуретанов позволяют регулировать плотность р0 в широком диапазоне от 30 до 200 кг/м3 и более в зависимости от тре- буемой механической прочности и конкретного применения изделий. Горючесть и воспламеняемость. Повышение стойкости пено- полиуретанов достигается за счет введения специальных добавок - антипиренов, замедляющих и останавливающих процессы горения. Жесткие пенополиуретаны при горении не образуют расплава, устойчивы к искрам и тепловому излучению. Общие эксплуатационные свойства. Жесткие пенополиурета- ны устойчивы к растворителям, пластификаторам и компонентам, применяемым в строительных работах и при устройстве гидроизо- ляционных оболочек. Такие пенополиуретаны химически устойчи- вы к минеральным маслам, различным видам топлива, разбавлен- ным растворам кислот и щелочей, алифатическим и ароматическим углеводородам, агрессивной промышленной атмосфере. Разрушают полимерную матрицу диметилформамид и концентрированные ки- слоты - соляная НС1, серная H2S04, азотная HN03. При длительной эксплуатации пенополиуретанов в открытом состоянии происходит деструкция, связанная с воздействием УФ-излучения, что требует применения специальных защитных слоев. Жесткий пенополиуретан устойчив по отношению к плесневым грибкам, не подвержен разложению и гниению, физиологически без- вреден и разрешен к применению в жилом строительстве, холодиль- ной технике, изготовлении товаров культурно-бытового назначения. Жесткий пенополиуретан имеет высокую адгезию практически ко всем материалам, за исключением отдельных полимеров, не вы- зывает коррозии, легко поддается механической обработке. 80 Таким образом, благодаря уникальному комплексу физико- механических и эксплуатационных характеристик жесткий пенопо- лиуретан является материалом, свойства которого удовлетворяют требованиям строительной теплофизики, экологическим и законо- дательным требованиям в трубопроводном и промышленном строи- тельстве, для технологического оборудования, в криогенной, реф- рижераторной и отопительной технике, и основное применение пе- нополиуретана - это, безусловно, различные системы централизо- ванного теплоснабжения. Области строительства, где применяется пенополиуретан 1111 У, и номенклатура продукции: 1. Бесканальное, канальное и наземное строительство маги- стральных и коммунальных теплосетей, водоводов горячего и хо- лодного водоснабжения, инженерных сетей химических и нефтехи- мических производств, газо^нефтепроводов, рефрижераторного и криогенного оборудования с применением предварительно изоли- рованных в заводских условиях трубопроводов и фасонных изделий отводов, тройниковых ответвлений, стартовых компенсаторов, за- порной арматуры и других элементов. 2. Реконструкция и ремонт существующих трубопроводов раз- личного назначения канальной и наземной прокладки с применени- ем теплоизоляционных изделий в виде пенополиуретановых полу- цилиндров, сегментов, отводов, тройников, сборно-разборных кон- струкций для запорной арматуры. 3. Инженерное оборудование промышленных и жилых зда- ний. Теплоизоляция теплопроводов и трубопроводов горячего и холодного водоснабжения, блочных тепловых пунктов, емкостей для горячей воды, систем отопления греющим полом, вентиляцион- ных каналов и каналов систем кондиционирования воздуха, быто- вых установок кондиционирования воздуха с применением фасон- ных изделий и напылительных систем. 4. Возведение новых зданий и утепление возведенных, произ- водство стеновых и кровельных трехслойных панелей типа «Сэндвич» с различным исполнением наружных слоев и возможность заполнения узких пространств внутренним слоем из пенополиуретана. 81 Наружная теплоизоляция полых, вентилируемых и сплошных фасадных стен. Все варианты внутренней теплоизоляции - полы, междуэтажные перекрытия, чердачные помещения, заделка стыков панелей, окон- ных и дверных проемов (герметизация уплотнение). Теплоизоляция плоских, пологих крыш и крыш с крутыми скатами плитами и мно- гослойныыми изделиями, в различном исполнении, укладываемыми на стропила; между ними и под ними; применение напыляемых пе- нополиуретановых систем; для монтажа электропроводки, для за- полнения любых отверстий, швов и зазоров снаружи и внутри по- мещений. Сначала заполняется объем на 1/3, и через 30...40 минут на открытом воздухе или через 3 часа в щели происходит полное заполнение. Таким образом, жесткие пенополиуретаны это: • производство изделий для тепловой изоляции газо- и нефте- проводов, водоводов горячего и холодного водоснабжения, инже- нерных сетей химических и нефтехимических производств, цис- терн, хранилищ, емкостей и других промышленных объектов, обо- рудование рефрижераторной и криогенной техники. Производство предызолированных пенополиуретаном пластмассовых и стальных труб в полиэтиленовой гидрозащитной оболочке (труба в трубе); • теплоизоляция зданий, кровель, изготовление трехслойных конструкций типа сэндвич, стеновых панелей (рис. 2.6); • антикоррозионная защита каркасов, полостей кузовов, тепло- звукоизоляция и герметизация салонов при производстве автобусов, легковых и грузовых машин; • теплоизоляция холодильного, рефрижераторного и криоген- ного оборудования (рис. 2.6). Эластичные и интегральные пенополиуретаны используют для Изготовления подушек и спинок сидений, подлокотников, щитков, подголовников, амортизаторов, различных эластичных накладок в автомобиле-и самолетостроении, мебельной промышленности. Ликра - торговое название полиуретановых волокон. 82 Изоляция внутри воздушной прослойки между наружными и внутренними стенами: А - кирпичи; Б - полиуретан Чердачное помещение мансардного типа. Сечение вдоль пролегания балок: 1 - коррозионно-устойчивые гвозди специального типа; 2 - лист мелован- ного картона; 3 - плитка из полиурета- на (ППУ); 4 - обрешетины; 5 - балка; 6 - верхние обрешетины кровли; 7 - черепица Полиуретановые панели жесткого типа Изоляция плоской кровли: 1 - плита перекрытия; 2 - битумная грунтов- ка; 3 - паровой барьер на клеящем веществе; 4 - плитка из полиуретана; 5 - мастика; 6 - водонепроницаемый слой Данные по толщине элементов строительных и изоляционных мате- риалов, обеспечивающей одинаковые теплоизоляционные свойства: 1 - полиуретан (ППУ) 30 мм; 2 - минеральные волокна 55 мм; 3 - пробка 60 мм; 4 - волокнистая плита 90 мм; 5 - еловая древесина 120 мм; 6 - железобетон 1700 кг/м3 750 мм; 7 - полнотелый кирпич 900 мм Рис. 2.6. Отдельные примеры применения в строительстве жестких пенопластов 83 2.6.13. Пенополистирол - современный эффективный теплоизоляционный материал Полистирол занимает в мировом производстве пластмасс 3-е ме- сто. Теплоизоляционный поропласт на его основе широко применя- ется в различных отраслях экономики. В Европе, Америке и Азии пенополистирол называют стиропо- ром, по названию исходного материала, применяющегося для его производства. Сырье для него - бисерный вспенивающий полистирол типа ПСБ (без добавки антипирена), ПСБ-С и ПСБ-П (с добавкой анти- пирена), который изготавливают путем суспензионной полимериза- ции стирола в водной сфере в присутствии низкокипящего раство- рителя — изопентана и тетрабромксилола. В Беларуси полистирол не производится. Его покупают в Украи- не, Казахстане (Шевченко) и России (Салават, Узловая (Тульская обл.), Ангарск). Импортный полистирольный бисер дороже российского, и для покупки его за границей требуется дефицитная у белорусских пред- приятий валюта. Пенополистирол получают из полистирола (ГОСТ 15588-86) (сти- ропена) путем вспучивания при нагревании под действием газообра- зователя. В результате образуются гранулы размером 5... 15 мм. Ино- гда их используют в теплоизоляционных засыпках или в качестве легкого заполнителя в производстве теплоизоляционных штучных материалов с применением различных связующих (полистиролбе- тон, полистиролпенобетон). Большей же частью гранулы пенополи- стирола перерабатываются в изделия (плиты, блоки, скорлупы и др.) без применения каких-либо вяжущих. По технологии производства изделия из пенополистирола ППС де- лят на два класса, существенно отличающихся своими свойствами. Изделия первого класса формируют путем спекания гранул друг с другом при повышенных температурах в формах (подвергают те- пловому удару, пуская пар). В качестве строительной теплоизоля- ции наиболее распространены плиты пенополистирольные (ППС) 84 по СТБ 1437-2004 «Плиты пенополистирольные теплоизоляцион- ные. Технические условия», устанавливающие повышенные требо- вания к пенополистиролу, допущенному к применению в легких штукатурных системах утепления. Этот стандарт предусматривает новое обозначение плит. Услов- ное название плит пенополистирольных теплоизоляционных (ППТ) состоит из буквенного обозначения наименования плиты, марки, вида, размеров по длине, ширине и толщине в миллиметрах. Обо- значение плит пенополистирольных теплоизоляционных, предна- значенных для наружной тепловой изоляции, марки 15Н, вида В, длиной 1000, шириной 500 и толщиной 50 мм будет выглядеть сле- дующим образом: ППТ-15Н-В-1000 х 500 х 50 СТБ 1437-2004. Изделия второго класса получают путем смешивания гранул полистирола при повышенных температурах с последующим вве- дением вспенивающего агента и выдавливанием из экструдера. Эти изделия также широко применяются в строительстве и хорошо из- вестны под названием экструдированный пенополистирол (ЭПС). Плиты пенополистирольные теплоизоляционные изготавлива- ются беспрессовым способом из суспензионного вспенивающегося полистирола, с добавкой антипирена (ПСБ-С) или без добавки на Минском комбинате силикатных изделий, в НИИСМе, ООО «Ана- стан» (Минск), ОАО «Березовский КСИ»У АП «Минский КСИ», ЗАО «Могилевский КСМ». ОАО «Ронта-Секьюрити» (г. Минск), ООО «Эухарис» (г. Минск), ООО «Сармат» (Минск). Размеры плит, мм: длина-до 2000, ширина до - 1300, толщина-30.. .600. Назначение. Плиты предназначаются для тепловой изоляции строительных ограждающих конструкций (фундаментов, полов, стен, крыш и перекрытий), том числе тепловой реабилитации экс- плуатируемых зданий и сооружений и промышленного оборудова- ния при температуре изолируемых поверхностей не более 80 °С, а также для применения в качестве упаковочного, отделочного мате- риала и других целей. Его применяют для теплоизоляции стен (в том числе в качестве несъемной опалубки), покрытий зданий, в холодильной технике и др. 85 Пенополистирол (ППС) является также эффективным жестким плитным утеплителем: - для конструкций из профстальнастила; - для панелей покрытий и перекрытий; - для стеновых панелей внутри ограждающей конструкции (трехслойные бетонные и железобетонные панели, слоистая кладка, «Сэндвич-панели»); - в качестве утеплителя железнодорожного земляного полотна ПСБ-60. Дня решения задачи импортозамещения УП «Институт НИГГГИС» совместно с НИИ ПБиЧС были разработаны Изменения № 1 к пособию «Проектирование и устройство тепловой изоляции ограждающих кон- струкций зданий и сооружений» ПЗ-2000 к СНиП 3.03.01-87, требова- ния которого распространяются на устройство легкой штукатурной системы утепления с применением пенополистирольных плит D35 и D50 фасадов следующих зданий: -жилых зданий высотой до 12 этажей включительно (в т. ч. с мансардами) в областных центрах республики и г. Минска; напри- мер серия 1-464У1; - жилых зданий высотой до 9 этажей включительно (в т.ч. с ман- сардами) для городов областного подчинения и районных центров. На характеристики пенополистирола сильно влияет технология его производства. Изделия с низким водопоглощением, высокими теплоизоляционными свойствами и высокой плотностью поверхно- стного слоя можно получить только на самом современном техно- логическом оборудовании. Качественные пенополистирольные плиты характеризуются низ- кой теплопроводностью (0,027... 0,045 Вт/(м • К)) и плотностью (10 ... 35 кг/м3). При этом прочность пенополистирола позволяет применять его в качестве конструктивного элемента, способного нести значительные нагрузки в течение длительного времени. Так, прочность на сжатие при 10 %-й линейной деформации составляет для различных марок 20...350 кПа. Пенополистирол отличается чрезвычайно малой гигроскопичностью (0,05...0,2 %). Водопогло- щение (не более 0,4/.. 1,5 % по объему при погружении в воду на 24 часа) настолько мало, что позволяет в системах утепления пренеб- речь влиянием на теплопроводность. 86 Достоинства ППС: - стойкость к действию кислот и щелочей; - водостойкость; - хорошие механические и электроизоляционные показатели; - трудная воспламеняемость; - стойкость к гниению. Диффузия водяного пара в пенополистироле практически от- сутствует, т.е. пенополистирол имеет очень низкое значение паро- проницания. Из-за применения ППС в стенах и при отсутствии вентиляции в жилых комнатах практически прекращается процесс так называемого дыхания стен, то есть микроклимат в помещениях меняется сразу. ППС на порядок хуже, чем минеральная вата, обеспечивает циркуляцию влаги. Для удаления из помещений из- бытка влаги необходима эффективная система вентиляции, кото- рой, к сожалению, обычно нет в утепляемых ППС домах, поэтому влага остается внутри квартир, повышая относительную влаж- ность до недопустимых величин. В результате - плесень на стенах, почерневшие, отставшие от стен, обои, затхлый воздух и наилуч- шие условия для респираторных заболеваний, размножения гриб- ков и аллергенных вирусов, от воздействия которых в первую оче- редь страдают дети. Основной недостаток ППС - его горючесть, что ограничивает область его применения, особенно для повышенной теплозащиты эксплуатируемых зданий. Уже при температуре 70... 110 °С он начинает выделять ядови- тые вещества. Именно это является причиной гибели людей во время пожаров в жилых домах и двух московских гостиницах в XX веке. Большинство погибших задохнулись в парах формаль- дегида и стирола - отравляющих веществах третьего и четверто- го класса опасности - еще до момента приезда пожарных. А на- ши жилые дома строились по советским проектам, где не преду- смотрены ни запасные лестницы для скорой эвакуации, ни авто- номные системы пожаротушения. Кроме этого, наши дома рас- положены плотно друг к другу, поэтому при пожаре существует реальная опасность отравления ядовитыми веществами жителей соседних домов. 87 Пенополистирол может применяться в конструкциях, работаю- щих при отрицательных температурах до -65 °С, но обладает невысо- кой температурной стойкостью, поэтому СТБ 1437-2004 устанав- ливает верхнюю границу применения пенополистирольных плит - +80 °С (реально 60 °С). Ограничение связано с тем, что при темпе- ратуре более 100 °С материал начинает медленно размягчаться и усаживаться. Это особенно нежелательно в легких штукатурных системах утепления (ЛШС), окрашенных в темные цвета, где тем- пература декоративно-защитного слоя ЛШС в жаркие летние дни может достигать 75... 85 °С. При температуре на фасаде около 50 °С начинается интенсивное разложение ППС (оно идет постоянно и при более низких темпера- турах). Летом при нагреве солнцем поверхностей фасада создаются условия, уничтожающие утеплитель. Пенополистирол не может долго противостоять воздействию ультрафиолетовых лучей. В результате длительного (около двух месяцев) солнечного облучения поверхность плит коричневеет и постепенно превращается в пыль. Перед отделкой пенополистирол должен быть тщательно очищен от этой пыли. Стирол относится к группе конденсированных ароматических соединений, имеющих в своей молекуле одно или несколько бен- зольных ядер, и, подобно аналогичным веществам (бензол, бензпи- рен, безантрацен), относится к особо опасным. Полистирол же тео- ретически безвреден. Как известно, программа по утеплению жилого фонда в первую очередь призвана сократить потери тепла из домов. В этой позиции сразу после сдачи утепленного здания в эксплуатацию ППС меньше всего проигрывает минеральной вате, но также немало - около 20 %. Но уже через 7... 10 лет, как указывают специалисты, полимер про- пускает тепла в два-три раза больше, что едва позволяет окупить затраты на устройство системы с его использованием, но отнюдь не экономить в дальнейшем тепло и деньги. Недостатком материала является усадка, которую можно умень- шить путем его выдерживания до применения. Экструдированный пенополистирол (ЭПС). Новый эффектив- ный материал «пеноплэкс» - пенополистирольные плиты, получае- мые экструзионным методом из полистирола общего назначения, его отличают высокая прочность к воздействию нагрузок в сочетании 88 с влагостойкостью, ничтожной гигроскопичностью и низкой тепло- проводностью. Производство этого высококачественного материала освоено в июне 1998 года в городе Кириши Ленинградской обл. (Россия). На заводе установлено оборудование итальянской фирмы LMP Impianti. Плиты «пеноплэкс» по своим характеристикам пре- восходят другие виды утеплителей и не уступают зарубежным ана- логам (табл. 2.3). Таблица 2.3 Обеспечение Rr различными строительными материалами 20 мм Пеноплэкс 25 мм Пенополиуретан 40 мм Пенополистирол 45 мм Минвата 50 мм Пробка 65 мм Фибра 140 мм Дерево 380 мм Бетон 860 мм Кирпичная кладка Использование плит «пеноплэкс» в дорожном строительстве обеспечит стойкость покрытия автомагистралей и полотна желез- ных дорог к деформации, т.к. предотвращает промерзание грунта и образование «ледяных» линз. В отличие от теплоизоляционных пеноплит ПСБ-С и аналогич- ных им материалов, получаемых беспрессовым методом из вспени- вающего полистирола, плиты «пеноплэкс» имеют закрытую ячеи- стую равномерную структуру в размерами пор 0,1...0,2 мм, запол- ненных фреоном (X = 0,016 Вт/(м • °С)). Благодаря особому исполнению плиты «пеноплэкс» не имеют пустот, способных поглощать воду, что и является основой высоких эксплуатационных характеристик. Это подтверждается численными низкими и стабильными значе- ниями теплопроводности (А, = 0,025...0,03 Вт/(м • °С)), водопогло- щения (W < 0,03 % объемн. через 24 часа выдержки в воде) и проч- ностью на сжатие (до 0,65 МПа). Другие виды плит, изготовленные из пенополистирола по традиционным технологиям, имеют похожее 89 значение теплопроводности только в сухом состоянии (при темпе- ратуре (25±5)°С), которая повышается в реальных условиях экс- плуатации до 0,06 Вт/(м • °С) при 10 %-й влажности плит. Согласно техническим условиям плиты «пеноплэкс» выпускаются плотно- стью 38,6...50,0 кг/м3 для типа 45, стандартной шириной 600 мм и длиной 1250, 2500, 4000 и 4500 мм. Зависимость теплопроводности плит «Пеноплэкс» от плотности имеет экстремальный характер. Минимальные значения теплопро- водности наблюдаются для плит плотностью 30...40 кг/м3. Такой характер зависимости обусловлен тем, что при малых значениях плотности (менее 20 кг/м3) толщина стенок ячеек недостаточна для того, чтобы препятствовать потерям тепла за счёт излучения. С уве- личением плотности пеноплит более толстые стенки ячеек снижают потери за счёт излучения, но одновременно увеличивается прово- димость тепла через полистирольные стенки. С увеличением тол- щины плит «пеноплэкс» их коэффициент теплопроводности увели- чивается незначительно, что выгодно отличает их от пеноплит дру- гих марок, например плит ПСБ-С. Плиты «пеноплэкс» характеризуются влагостойкостью при дли- тельном воздействии влаги, а также высокой стойкостью к воздей- ствию пара, что обеспечивает сохранение эксплуатационных харак- теристик материала в прямом контакте с водой в любом темпера- турном режиме. Так, водопоглощение плит «пеноплэкс» через 28 дней выдержки в воде не превышает 0,2 %. Шиты «пеноплэкс» характеризуются высокой прочностью на сжа- тие, значение которой зависит от плотности плит. Так, 45-й тип спосо- бен выдерживать нагрузку до 65 т/м2 при 10 %-й линейной деформации. Плиты «пеноплэкс» обладают значительной прочностью на сжатие (0,2.. .0,3 МПа) при длительном воздействии (1000 часов) нагрузки. Теплоизоляционные и механические характеристики плит «пе- ноплэкс» находятся на одном уровне с аналогичными пеноплитами зарубежного производства. При этом следует отметить, что опти- мальное содержание добавок в плитах «пеноплэкс» позволяет ис- ключить каплепадение при испытаниях их на горючесть. Это каче- ство выгодно отличает плиты «пеноплэкс» от других аналогичных пенополистирольных материалов. 90 Анализ теплоизоляционных и механических свойств плит «пе- ноплэкс» позволяет рекомендовать его для: - теплоизоляции крыш; - теплоизоляции полов и стен; - теплоизоляции фундаментов и подвалов; -теплоизоляции промышленных холодильных камер и термо- фургонов; -теплоизоляции подложки при строительстве автомобильных и железных дорог; - теплоизоляции сооружений аэропортов. Использование плит типа «пеноплэкс» в качестве теплоизоляци- онного материала при строительстве обеспечивает сокращение теп- лопотерь более чем на 75 % благодаря их существенному снижению за счёт излучения и проводимости через стены, подвалы и крыши. Применение плит «пеноплэкс» в строительных конструкциях по- зволяет увеличить их срок службы в 2.. .3 раза по сравнению с клас- сическими вариантами и до минимума снизить затраты на эксплуа- тацию. Работа с ним не требует средств индивидуальной защиты, так как «пеноплэкс» по химической природе инертное вещество, не подверженное гниению. Кроме того, «пеноплэкс» поддается обра- ботке любыми инструментами с минимальными потерями. Styrodur С - это плиты зеленого цвета из экструдированного твердого пенополистирола производства немецкого концерна BASF, не содержащие фреонов. Styrodur С является трудновоспламеняющимся материалом, применяется в самых различных областях строительства. При изготовлении Styrodur С в качестве вспенивающего агента применяется диоксид углерода С02 . Затем происходит относитель- но быстрый газообмен между С02 и окружающим воздухом, при- меняемый С02 берется из рециркуляционного процесса газообмена. Поэтому он способствует парниковому эффекту. В готовых к при- менению плитах ячейки заполнены только воздухом. Styrodur С поставляется в форме плит. Стандартные типы: 2500 С, 2800 С, 2800 CS, 8035 CS , 3035 CN, 4000 CS, 5000 CS. Типы различаются прежде всего плотностью и прочностью на сжатие. Поверхность плит покрыта гладкой плотной коркой. Только 91 Styrodur 2800 С и Styrodur 2800 CS имеют рифленую поверхность, выполненную термическим способом. Во избежание образования мостиков холода, для упрощения ук- ладки или для улучшения внешнего вида плиты Styrodur С изготав- ливаются с кромками различной формы: прямые, «выбранная чет- верть», шип-паз. Styrodur 2800 С и Styrodur 2800 CS - это теплоизоляционные плиты с двусторонней рифленой поверхностью в виде вафельного узора, предназначенные для применения в контакте с бетоном, под штукатуркой или другими покрытиями, а также со строительными клеями, не содержащими растворителей. Благодаря специальному рифлению поверхности обеспечивается отличное сцепление. Плиты особенно подходят для теплоизоляции мостиков холода, бетонных поверхностей стен из кирпичной или каменной кладки, стен подвалов (теплоизоляция по периметру) и подвальных цоко- лей. Путем вставки в опалубку получают долговечное непосредст- венное соединение с бетоном по всей поверхности. Дополнительно- го механического крепления в большинстве случаев не требуется. Styrodur 2800 CS также подходит для внутренней теплоизоляции стен и потолков. 2.6.14. Плиты полистиролбетонные теплоизоляционные по СТБ 1102-98 Полистиролбетон или пенополистиролбетон - смесь предвари- тельно вспененных гранул полистирола, цемента и воды, получаемая путем формования и термообработки, существенно уступает полисти- рольному пенопласту по теплотехническим показателям, но является трудносгораемым материалом, что позволяет значительно расширить область его применения. Он выпускается с р0 = 150...350 кг/м3 и X = 0,055...0,090 Вт/(м • К) при t = 25±5 °С. Легкий полистиролбетон в виде плит можно использовать так же, как и ППС: для тепловой изоляции традиционных строительных конструкций зданий, наружных стен в крупнопанельном и объемно- блочном домостроении, покрытий по металлическому профильному настилу, для использования в качестве теплоизоляционного и не- сущего материала для устройства полов, потолков, перегородок и 92 перекрытий, утепления балконов, мансард, крыш и наружных стен зданий и сооружений, для тепловой изоляции промышленного обору- дования при температуре изолируемых поверхностей не выше 80 °С в соответствии с требованиями строительной теплотехники, других целей. Имеет высокое сцепление с цементным раствором. 2.6.15. Полистиролгазогипс Композиция и технология. Основой композиции является водо- стойкий газогипсобетон с добавкой ГКЖ, а в качестве заполнителя применяется вспученный дисперсный полистирол. Технология включает получение формовочной литой смеси газо- гипсобетона, смешение со вспученным полистиролом, формование и распалубку через 1 час. Назначение. Полистиролгазогипс - теплоизоляционный и аку- стический материал, может использоваться в жилых и промышлен- ных помещениях в виде плит, блоков или монолитных элементов. Свойства. Экологически чистый материал, по своим физико- механическим свойствам превосходит полистиролбетон, в том чис- ле по водостойкости, огнестойкости и долговечности. Технические характеристики. Предел прочности при изгибе, МПа Rmr = 0,1... 0,2 МПа Средняя плотность р0 = 150...200 кг/м' Коэффициент теплопроводности, Вт/ (м-К) X = 0,06.. .0,07 Вт/(м • К) Водопоглощение по объему, % W= 6... 12 % Горючесть по ГОСТ 12.1.044-89 трудносгораемый Этот новый строительный материал наряду с известными досто- инствами гипсовых материалов, такими, как высокие гигиенические свойства, обеспечивающие благоприятный климат в помещении, характеризуется: - пожарной безопасностью; - технологичностью; - низкой энергоемкостью; - дополнительно обладает высокой водостойкостью; - атмосферостойкостью; - тепло- и звукоизоляцией. 93 2.6.16. Плиты теплоизоляционные на основе пенобетона и вспененных органических заполнителей (плиты полистиролпенобетонные) Изготовление. Плиты изготавливаются из вспененных гранул по- листирола, поризованного минерального связующего (смеси цемента, воды) и добавок (или без них) путем формования и твердения. Назначение. Плиты предназначены для тепловой изоляции строительных конструкций зданий и сооружений, а также для теп- ловой изоляции промышленного оборудования при температуре изолируемых поверхностей не выше 80 °С. Физико-механические характеристики Плотность, кг/м3 р0= 160...230 Предел прочности при сжатии, МПа, не менее Ясж>0,15 Предел прочности при изгибе, МПа, не менее Яш >0,10 Сорбционная влажность за 72 ч, %, не более 8,0 Теплопроводность при температуре (25±5)°С? Вт/(м • К), не более X - 0,058 - Влажность, %, не более W= 12,0% Размеры плит, мм: длина 1000 ширина 500 толщина 80...200 2.6.17. Вата целлюлозная (эковата) Возросшие экологические требования к строительным материа- лам в Западной Европе привели к появлению ваты целлюлозной. Ее плотность - 30...70 кг/м3, теплопроводность - 0,040 Вт/(м-К); воз- духопроницаемость - около 65 • 10"6 м3/ мс • Па, звукопоглощение при толщине слоя 1 дюйм (25 мм) - 9 дБ. Вата изготавливается в основном из целлюлозы (в ее состав вхо- дит бумага, бура, борная кислота). После многократного измельче- ния бумагу в специальном контейнере смешивают с антисептиками и антипиренами. 94 Целлюлоза, как известно, легко впитывает и отдает влагу. При эТом вата не сильно увеличивается в объеме и не рассыхается. Этот у т е п л и т е л ь способен поглотить количество воды, которое в 5 -6 раз будет превышать его собственную массу. Колебания влажности, как утверждают производители, не влияют на теплоизолирующую спо- собность этого материала. При этом входящие в состав эковаты ан- типирены (борные соединения) обеспечивают защиту от гниения, утеплитель является дополнительной защитой для деревянных кон- струкций, т. к. в нем не могут существовать дереворазрушающие грибки. Кроме того, в материале не селятся грызуны. Благодаря способности ваты целлюлозной «дышать», ее применяют без до- полнительной пароизоляции. Согласно гигиеническим нормативам целлюлозный утеплитель - экологически чистый материал. Целлюлозная вата лучше всего подходит для утепления деревян- ных домов, при этом отпадает необходимость возводить толстые стены. Этим материалом утепляют полы, междуэтажные, кровель- ные и цокольные перекрытия. Фасадную теплоизоляцию осуществ- ляют в основном в виде колодцевой кладки. В Беларуси целлюлозная вата не производится. 2.6.18. Солома прессованная Солома прессованная - это местный природный возобновляемый из недефицитного сырья, экологически чистый теплоизоляционный материал. В Германии дома из глины и соломы возводились в больших ко- личествах после первой мировой войны, когда в стране царили эко- номический кризис и безработица. Кстати, некоторые из этих зда- ний находятся в прекрасном техническом и эксплуатационном со- стоянии до сих пор. В Беларуси в XVII веке дома с обшивкой стен и крышами из соломы были широко распространены на Полесье. Соломенные дома всегда считались домами для бедных. Но вре- мена меняются. Для современного человека здания из глины и со- ломы ценны и интересны с точки зрения экологии. Пожалуй, ника- кая другая технология строительства не является настолько эколо- гически чистой и безопасной. 95 Пессимисты ассоциируют идею использования соломы в строи- тельстве со сказкой о трех поросятах, один из которых, как извест- но, пострадал от своего легкомыслия, построив соломенный домик. Строительство соломенных экодомов в Беларуси началось в 1996 году. К 2006 году построено лишь несколько десятков подобных строений. Почему так мало? Одна из главных причин - нелепые стереотипы. Пока для подавляющего большинства населения нашей страны престижными являются именно экологически грязные зда- ния из традиционных строительных материалов. Подобное пагуб- ное недомыслие резонно сравнить с самоубийственным пристра- стием к табаку. Прессованные из ржаной или пшеничной соломы соломенные блоки при средней плотности р0 в сухом состоянии 38...50 кг/м2 имеют теплопроводность А, = 0,08...0,12 Вт/(м • К). Размеры соломенных блоков могут варьироваться в широких пределах. Оптимальными размерами являются 90 см в длину, 45 см в ширину и 35 см в высоту. Масса такого блока - около 23 кг. Все прекрасно знают, как горит солома. Но, например, и бумага горит не хуже. Попробуйте поджечь толстую книгу - это будет до- вольно-таки сложно. Соломенный блок, при условии, что солома в достаточной мере спрессована, напоминает такую книгу. Тем более не следует забывать, что соломенные сооружения всегда покрыва- ются толстым слоем штукатурки, что в значительной мере снижает опасность возникновения пожара. Соломенный тюк с такой плотно- стью горит не быстрее древесины, а если устранить источник огня - затухает вовсе. Во время эксперимента в лаборатории в открытом пламени соломенный тюк полностью сгорел лишь за 30 минут. Стены, сложенные из соломенных тюков шириной, согласно СНБ для кирпичных зданий, в 500 мм, имеют коэффициент терми- ческого сопротивления около 10 (СНБ для ограждающих конструк- ций требуется увеличение этого коэффициента не менее 2,5 для па- нельных сооружений и не менее 2,0 - для сооружений из штучных материалов). Для сравнения: стена из эффективного глиняного кирпича тол- щиной 78 см имеет сопротивление теплопередаче 2,0. Жилье из прессованной соломы может служить 100 и более лет. 96 Возведение домов из соломенных блоков может осуществляться двумя основными способами. Первый основан на использовании несущего каркаса из дерева (иногда из металла), который заполняется соломенными блоками, пропитанными биоогнезащитными составами (рис. 2.7). Рис. 2.7. Возведение соломенного дома с несущим каркасом Во втором случае несущие стены выкладываются непосредст- венно из соломенных блоков на глиноцементном растворе. Счита- ется, что каркас придает сооружению дополнительную прочность, но практика показывает, что конструкция, при которой несущие стены выполнены исключительно из соломенных блоков, вполне надежна (рис. 2.8). 97 Каркасная конструкция. Каркас для соломенного дома по своей конструкции идентичен тем, что выполняются при строительстве щитовых домов. Он сооружается из деревянных брусьев квадратно- го сечения 100 х 100 мм, после чего заполняется соломенными бло- ками с двойной обвязкой, которые скрепляются между собой верти- кально вбитыми кольями. Несущие стены из соломенных блоков. Сооружение стен из соломенных блоков не отличается по своему принципу от сооруже- ния обычных кирпичных стен. Блоки в этом случае укладываются в перевязку таким образом, чтобы швы не совпадали. Для придания конструкции дополнительной жесткости используют самые разные приемы - например, вертикально вбиваются деревянные колья или металлические прутья и покрываются сеткой рабицей (см. рис. 2.8). Снаружи выполняются гидроизоляция и оштукатуривание или облицовка любым методом, т.е. наружная и внутренняя отделка не отличается от обычной. Первые соломенные дома в Беларуси построены в 1997 г. в по- селке Дружная на озере Нарочь, затем - в деревнях Михидовичи и Куритичи Петриковского района в Полесье, в деревне Занарочь Мядельского района, деревне Копатковичи Гомельской области, в Минской области. Стоимость 1 м2 - около 200 долларов. Достоинства соломенного экодома очевидны. Вот главные из них: - такой дом не просто экологически чистый, а, берем выше, био- позитивный, т.к. активно улучшает физическое и психическое со- стояние человека; - он в 2... 3 раза дешевле каменного жилища. Стоимость самых дорогих соломенных экодомов с передовым инженерным оснаще- нием в редких случаях превышает 200 долларов за 1 м2. Если же ограничиться своими силами и не приобретать, скажем, слишком дорогую сантехнику, реально уложиться и в 100; - расход энергии на строительство 1 м2 такого дома приблизи- тельно в 300 раз меньше, чем при строительстве обычного каменно- го жилища; -солома, являющаяся основным стройматериалом для такого дома, всегда в достатке. Ее ежегодный выход с белорусских полей- порядка 4 миллионов тонн. На дом площадью 100...300 м2 идет ориентировочно 4. ..7 тонн этого возобновляемого материала; 98 - на отопление и горячее водоснабжение такого дома тратится со- всем немного энергии - где-то 20.. .30 кВт • ч/ м2 в год. Сопротивление теплопередаче стены из соломенных блоков толщиной 70...80 см в 4 раза превышает действующий нормативный показатель; - такой дом на 1-2 семьи можно построить всего за 2,5.. .4 месяца; - он не требует дорогой в эксплуатации строительно-монтажной техники. Его надземная часть возводится вручную, лишь для уст- ройства фундамента бывает нужна бетономешалка. Зимой дом теплый, летом — прохладный с хорошей звукоизоляцией. С 12 по 14 августа 2005 года под Минском прошел 4-й Между- народный научно-практический семинар по вопросам строительства и инженерного оснащения экодомов, имеющих биопозитивные ог- раждающие конструкции из соломенных блоков и других природ- ных материалов. Участие в семинаре приняли специалисты из Рос- сии и Молдовы. Строительство соломенных домов ведется в Беларуси с 1996 го- да. В настоящее время в республике уже построено несколько де- сятков подобных строений. Они отличаются низкими затратами на строительство, высокими экологическими качествами, малыми за- тратами энергии на производство строительных материалов и воз- ведение, а также низким энергопотреблением во время эксплуатации. По информации, звучавшей на семинаре, сопротивление теплопереда- че наружных стен из соломенных блоков достигает 10м2- °С/Вт, что в 4 раза превышает действующий нормативный показатель. В Бела- руси начинается и устройство тростниковых крыш, внедрение вет- роэнергетических установок и солнечных коллекторов. 2.6.19. Энергосберегающие краски (термоизоляционные керамические покрытия) «THERMO-SHIELD» (ТЕРМО-ШИЛЬД) (гражданский опыт применения космической технологии) «THERMO-SHIELD» - покрытие, созданное для изоляции кос- мических кораблей НАСА от критических температур Вселенной. «THERMO-SHIELD» представляет собой окрасочное покрытие, которое после высыхания обладает очень низким коэффициентом теплопроводности, обеспечивающим при толщине слоя не менее 0,3 мм добавочное термосопротивление R7 = 0,5 (м2 • К)/Вт (т.е. 0,3 мм 99 покрытия по теплозащитным свойствам эквивалентны примерно 6 см пенополистирола (ППС) или 1 см пенополиуретана (ППУ)). Такое низкое значение коэффициента теплопроводности достигается за счет оригинальной структуры покрытия, которое состоит из полых, вакуумированных сфер (BaSi или другие соединения) с размером порядка 10...50 мкм (рис. 2.9), перемешанных в акриловой основе. Рис. 2.9. Структура покрытия THERMO-SHIELD, возникающая на окрашенной поверхности: а - до высыхания; б - после высыхания Полые стеклянные микросферы (ПСМ) представляют собой мелкодисперсные легкосыпучие порошки, состоящие из тонкостен- ных (0,5...2,0 мкм) стеклянных частиц сферической формы диаметром 10... 150 мкм и имеющих низкую насыпную плотность - (0,2 г/см2). Ко- нечные свойства материала, в котором ПСМ применяются как на- полнитель, определяют диаметр микросфер и гранулометрический состав, толщину стенок, вид стекла и количество ПСМ в готовом составе благодаря уникальному сочетанию сферической формы, контролируемых размеров, низкой плотности, относительно высо- кой прочности на всестороннее сжатие, хороших тепло-, звукоизо- ляционных и диэлектрических свойств, ПСМ являются одним из важнейших техногенных наполнителей полимерных материалов. После нанесения материала влага испаряется и после процесса высыхания оставляет сжатую, многослойную, открытую для диф- фузии и снижающую интенсивность потери тепла поверхность - своеобразный пудинг из вакуумированных шариков, связанных тонкой акриловой пленкой (см. рис. 2.9). Свойства «THERMO- SHIELD» сохраняются в диапазоне температуры от 80 до 150 °С. Общеизвестно, что тепло с поверхности стены уходит двумя спо- собами: во-первых, за счет конвективного теплообмена, нагревая 100 прилегающий слой воздуха, и, во-вторых, за счет радиационного излучения, когда поверхность излучает энергию в сторону более холодных тел. Согласно оценкам специалистов именно способность материала ограждающих конструкций поглощать и излучать энер- гию во многом определяет тепловой режим здания. Так, для от- дельно стоящего строения до 93 % потерь тепла через кровлю и до 75 % тепла через стены происходит за счет теплового излучения. Количество тепла, излучаемое поверхностью стены, зависит в ос- новном от двух факторов: от степени черноты материала поверхно- сти и от того, в каком месте расположено здание. Поменять условия местонахождения здания невозможно, а вот уменьшить излучение с поверхности стены - вполне решаемая задача. Степень черноты энергосберегающих покрытий меньше, чем у кирпича или бетона, соответственно поверхность, покрытая энергосберегающими крас- ками, излучает меньше тепла. Пленка краски выполняет в данном случае роль своеобразного «теплового зеркала», отражающего и рассеивающего часть теплового потока. Поток достигает наружной поверхности стены, частично возвращается обратно, повышая тем- пературу на внутренней поверхности стены. Таким образом, энергосберегающие свойства красок Thermo-shield объясняются не низкой теплопроводностью или высоким сопротив- лением теплопередаче, а тем, что они, имея в своем составе боль- шое количество полых сферических тел, представляют собой энер- гоотражающую систему, имеющую низкую излучательную способ- ность собственной поверхности, и минимальное поглощение па- дающего на нее солнечного тепла. THERMO-SHIELD ТЕРМОКЕРАМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПОКРЫТИЯ Характеристики THERMO-SHIELD Открытое для диффузии (воздухопроницаемое) Интерьер, звукоизолирующее, износоустойчивое, готовое для экстерьер применения внутри и снаружи зданий (класс В1). Трудновозгораемое, отталкивает грязь, воду, ус- тойчиво к ультрафиолетовому излучению, озоно- и смогорезистентно, не выделяет газ, не содержит маслорастворителей, экологически чистое. Отражает 86 % теплового излучения. Не впитывает никотин 101 THERMO-SHIELD Интерьер, экстерьер Пропускает инфракрасное излучение. Водонепроницаемое, эластичное, изолирую- щее, готовое для обработки крыш и санирования бетона. Сглаживает микротрещины на фасаде. Трудновозгораемо (класс В1) (до 6 м водяного потока), озоно- и смогорезистентно, не содержит растворителей, высокоэластично Сфера применения THERMO-SHIELD • тепло- и звукоизоляция жилых и производственных помещений внутри и снаружи • теплоизоляция холо- дильных складов и изотерми- ческих емкостей (холодильни- ки, морозильники и т.п.) • теплозащита кораблей, самолетов, автомобилей, кон- тейнеров и рефрижераторов • дополнительная тепло- изоляция трубопроводов, теп- ловых сетей и т.д. • тепловая защита емко- стей и цистерн для перевозки нефтепродуктов. THERMO-SHIELD за- щищает, к примеру, микро- схемы, восприимчивые к высокой температуре, во всех цифровых видео- и фотоаппаратах SONY Для всех прочных, чистых, сухих, нержавых и обезжиренных поверхностей, например, металли- ческое дерево, пластмасса, пеноматериалы, тек- стиль, искусственные волокна, старая и новая штукатурка, нанесенное ранее покрытие Модернизация Новый теплоизоляционный материал рекомен- дуется применять в зданиях старых серий (так называемых «хрущевках»), покрывая им пол на первом этаже и потолок - на последнем. Ни для кого не секрет, что летом на пятом этаже такого дома очень душно, а зимой - холодно. THERMO- SHIELD обеспечивает комфортность проживания независимо от погодных условий 102 Покрытие крыш Это особенно актуально в летний период, когда требуется отразить большую часть солнечной энергии, чтобы крыша не перегрелась. Покрытие для крыш TOP-SHIELD водонепроницаемо при дожде, снеге и граде, поглощает звуки, заделывает трещины, соединяет материалы, обладает высокой отражающей способностью и устойчивостью к ультрафиолетовому излучению Чистка Допускается чистка щеткой и моющими сред- ствами Качество Гарантия качества от производителя - 10 лет Отметим, что в рамках программ экспериментального строи- тельства Министерства строительства и архитектуры в 2001-2002 годах в г. Минске с помощью покрытия «Термо-Шилд Экстерьер» санированы здание гостиницы «Минск» и жилой дом по ул. Воро- нянского, 50, корп. 4. Промежуточные результаты проводимого специалистами УП «Институт НИПТИС» мониторинга теплоза- щитных свойств ограждающих конструкций объектов показывают, что энергосберегающая эффективность термокерамических покры- тий составляет 17 %. 3. ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЕ ЗАПОЛНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ СВЕТОВЫХ (ОКОННЫХ) ПРОЕМОВ Наибольшие потери тепла в здании (строении) сосредоточены в так называемых мостиках холода. Это: • соединение «стена - крыша»; • стыки «окна - стены»; • радиаторные ниши; • утечки тепла через балкон; • оконный проем. Оконные проемы и их заполнение - самое больное место при создании энергосберегающих ограждений в зданиях. В настоящее время около 50 % окон в существующих зданиях Республики Беларусь выработали свой срок. Самочувствие людей, находящихся в помещении, напрямую за- ьисит от его микроклимата, определяемого, в частности, такими 103 факторами, как температура и влажность воздуха, а также содержа- ние в нем диоксида углерода - С02 . Замена старых окон, имевших неплотности и щели, на новые - герметичные, с хорошо продуманной системой уплотнений неиз- бежно приводит к нарушению режима естественной вентиляции помещений. В настоящее время проблема доступа свежего воздуха в помещения через герметичные оконные конструкции является одной из наиболее остро стоящих перед специалистами и до сих пор еще не нашла своего окончательного решения. Особое место в проблеме оконных проемов в наружных стенах отводится их заполнению, которое должно обеспечивать следую- щие виды комфорта: • световой - максимальная освещенность; • тепловой - минимальные потери тепла, т.е. недопустимость избыточных теплопотерь; • шумовой комфорт в помещении - максимальная защита от шума; • достаточная воздухопроницаемость для работы естественной вентиляции при отсутствии приточно-вытяжной. И по сей день не во всех странах удается найти приемлемое ре- шение по совмещению всех этих функций. Совместить эти функции (эти виды комфорта) не всегда удается. В идеале заполнение оконного проема, так же как и стеновые конструкции, должно обладать одинаковыми характеристиками: • по защите от шума; • по потерям тепла; • по прочности, обеспечивая при этом необходимую естественную освещенность, комфортное проветривание, простоту и удобство в эксплуатации. Однако приближение к этому идеалу связано с серьезными мате- риально-техническими трудностями. Это показано в табл. 3.1. Таблица 3.1 Конструкция Сопротивление теплопере- даче Л, )(м2 • °С)/Вт Шумозащита, ДВ Стоимость I м2, у.е. Наружная стена более 2,5 60.. .70 20...35 Оконное заполне- более 0,6 27 30...35 ние 0,65... 0,81 35 70...240 104 Энергоэффективность заполнения оконных проемов зданий зависит от следующих факторов: - от конструктивного решения изделий, составляющих оконное заполнение; - от материалов и деталей, используемых при изготовлении из- делий (ПВХ, дерево, алюминий и др.); - от качества установки изделий в проемы наружных стеновых конструкций. 3.1. Классификация окон Окна согласно СТБ 939-93 классифицируют по следующим ос- новным признакам: назначению, конструкции, числу створок в од- ном ряду, направлениям открывания створок, способам открывания створок, устройствам для проветривания помещений, материалам заполнения светового проема створок, конструкции притвора ство- рок, влагостойкости, виду отделки. 1. Окна по назначению подразделяют на изделия для жилых и общественных зданий; для производственных зданий и сооружений промышленных и сельскохозяйственных предприятий; для мало- этажных жилых домов (высотой не более двух этажей). 2. Окна по конструкции переплетов подразделяют на изделия: - с одинарной конструкцией и одним рядом остекления или жалюзийным заполнением; - одинарной конструкцией и двумя рядами остекления; - спаренной конструкцией и двумя рядами остекления; - спаренной конструкцией и тремя рядами остекления; - раздельной конструкцией и двумя рядами остекления; - раздельно-спаренной конструкцией и тремя и четырьмя ря- дами остекления. 3. По числу створок в одном ряду окна подразделяют на одно- створчатые, двустворчатые и многостворчатые. 4. По направлениям открывания створок окна подразделяют: - на открывающиеся внутрь помещения; - открывающиеся наружу; - открывающиеся в разные стороны; - неоткрывающиеся (глухие). 105 Окна, открывающиеся наружу, следует применять только в од- ноэтажных зданиях и сооружениях промышленных предприятий, открывающиеся в разные стороны - только в малоэтажных жилых домах (высотой не более двух этажей). 5. По способу (типу) открывания створок окна подразделяют: - на распашные с поворотом вокруг вертикальной крайней оси; - подвесные с поворотом вокруг верхней крайней оси; - откидные с поворотом вокруг нижней крайней оси; - поворотно-откидные с поворотом вокруг вертикальной и нижней крайней оси; - вращающиеся с поворотом вокруг горизонтальной или верти- кальной средней оси; - раздвижные с перемещением створки в горизонтальном на- правлении; - подъемные с перемещением створки в вертикальном направ- лении; - глухие. 6. По устройствам для проветривания помещений окна подраз- деляют на изделия с форточками, форточными створками, клапана- ми, жалюзи, фрамугами, открывающимися створками. 7. По материалам, заполнения светопрозрачной части окна под- разделяют на остекляемые листовым стеклом, стеклопакетами, листо- вым стеклом и стеклопакетами; заполняемые шумозащитными мате- риалами. Окна стальные заполняются также профильным стеклом. 8. По конструкции притвора створок окна подразделяют: - на безымпостные со средним притвором в четверть; - импостные с притвором к импосту. 9. По влагостойкости окна подразделяют на изделия: - с повышенной влагостойкостью для установки снаружи зда- ний и внутри помещений с относительной влажностью воздуха бо- лее 60 %; - нормальной влагостойкостью для установки в помещениях с относительной влажностью воздуха не более 60 %. 10. По виду отделки окна подразделяют на изделия: - с непрозрачным отделочным покрытием эмалями и красками; - прозрачным отделочным покрытием лаками. 106 11. Все окна по материалам, из которых изготовлены оконные профили, подразделяют на: а) на деревянные; б) пластмассовые из поливинилхлорида (ПВХ); в) металлические (алюминиевые, стальные); г) деревоалюминиевые - с внутренними деревянными и наруж- ными алюминиевыми переплетами и деревянной коробкой, облицо- ванной снаружи алюминиевыми профилями; д) стеклопластиковые. Стандартная конструкция оконного блока включает стационар- ную контурную обвязку - коробку (в ряде источников - раму), под- вижно закрепленные на ней элементы - переплеты (в зарубежной технической документации — створки), а также элементы остекле- ния, обычно в виде стеклопакета, и фурнитуру. Сегодня в Республике Беларусь для оконных заполнений произ- водятся изделия, основные конструктивные исполнения которых представлены в табл. 3.2. Таблица 3.2 Краткая характеристика некоторых конструктивных исполнений окон Вид сечения и ориентировочная стоимость, у.е./м2 Виды и описание конструкции окон Характеристика 1 2 3 t~7-± 1. Деревянные, раздельно- спаренной конст- рукции, с тремя створками и тремя листовыми стек- лами (средняя и внутренняя створ- ки спаренные) 2. Деревянные, раздельной конст- рукции, с двумя створками с Обе конструкции базируются на мас- сово изготавливаемой ранее конструк- ции окон с двойным остеклением (02Р) и являются наиболее простым решени- ем перехода предприятий на производ- ство энергоэффективных окон. При условии соблюдения полного цикла технологических процессов в работе с древесиной, включая ламини- рование заготовок, использование уп- лотнительных прокладок, герметиков, запорной арматуры данные конструк- ции являются достаточно энергоэффек- тивными при относительно низкой £ у ti-S СГТ F ч> л ^ г 70 — 90 107 Продолжение табл. 3.2 1 2 3 XI 3 G H T L 0 - п о заполнением на- ружной створки листовым стеклом, а внутренней — однокамерным стеклопакетом Толщина коробки должна быть 100... 140 мм стоимости изделий. На базе этих изде- лий можно достигнуть показателей сопротивления теплопередаче, равных 0,8... 1,0 (м2 • °С)/Вт. Воздухопрони- цаемость окна уменьшается. Недостатки конструкции с двойной деревянной створкой: - повышенная древесиноемкость, осо- бенно с исполнением 1 - громоздкая конструкция с двойной рамой - большая номенклатура стекол и стек- лопакетов и, следовательно, повышен- ный расход стекла - проблема установки современной фурнитуры, обеспечивающей режим проветривания in — 170 3. Деревянные, с двумя спаренными створками, с за- полнением наруж- ной створки лис- товым стеклом, а внутренней - однокамерным стеклопакетом Обладает такими же, как и в вышеиз- ложенных конструкциях энергоэффек- тивными качествами, но не содержит перечисленных недостатков. Деревян- ная рама не способна обеспечить плот- ное прилегание створки О У е их (CT«.nona«eil 'лХ^ мы (профилк! Х Т , • 4.1. Так называе- мые «евроокна», деревянные с одной створкой и заполнением створки 2 камер- ным стеклопаке- том. Большая масса остекления Наиболее рациональные с точки зре- ния расхода материалов конструкции. Обладают высокими архитектурными и технологическими возможностями. Достижение энергоэффективных пара- метров (с сопротивлением теплопере- даче более 0,5 (м2 • °С)/Вт) влечет за собой резкое увеличение стоимости изделий, связанное с затратами на при- обретение энергоэффективного стекла для производства стеклопакетов, на- полнение их камер газами повышенной плотности. 108 Окончание табл. 3.2 Е 140 — 240 4.2. Пластиковые, на основе ПВХ, современный 3, 4-камерный пластиковый профиль (воздуш- ные зазоры), Rr = 0,6... 0,75 (м2 • °С)/Вт (СТБ 1108. Окна из ПВХ) 4.3. Алюминие- вые, с одинарной створкой и запол- нением створки 1 - или 2-камерным стеклопакетом Двухкамерный стеклопакет трудно установить. Резко увеличивается уси- лие от собственной массы на фурниту- ру. Большая масса остекления В XXI веке - оптимальное решение - 4, 5- и 6-камерный профиль и стеклопакет 2-камерный П р и м е ч а н и е : Ориентировочная стоимость изделия показана на 1 м2 условного окна для того, чтобы сравнить влияние конструктивного решения на стоимость фурнитуры, различного вида стекол и т.д. Применение того или иного конструктивного исполнения окон зависит: - от проектного решения; - архитектурно-градостроительной значимости здания; - функционального назначения; - экономических возможностей заказчика. Однако во всех случаях теплотехнические требования, т.е. со- противление теплопередаче применяемых современных окон, долж- но быть не ниже установленного в Республике Беларусь показателя: RT > 0,6 (м2 • °С)/Вт. В зарубежных источниках рекламной информа- ции, как правило, фигурирует величина коэффициента теплопередачи (или термического пропускания, или тепловая проводимость), т.е. ве- личина обратная RT, размерность которой соответственно Вт/(м2оС): 109 Не менее важно при выборе новых окон знать их производителя. Как утверждают эксперты ведущих «оконных фирм», наиболее под- ходящими для Республики Беларусь и России являются оконные профили, изготовленные в Германии. Родиной современных окон с переплетами из ПВХ (в дальней- шем - окон из ПВХ), по общему признанию, является, Германия. Именно здесь в 1954 году фирмой «Тгоса 7» оконные профили из ПВХ были впервые запущены в серийное производство. На сего- дняшний день по разнообразию оконных профилей оконные ПВХ- системы являются наиболее гибкими и технологичными. Относи- тельно низкая стоимость сырья и производства, наряду с хорошими физическими характеристиками (низкая теплопроводность, доста- точно высокая химическая стойкость), сделали их самыми массо- выми в Центральной Европе. Вместе с тем эксплуатация окон из ПВХ в странах с суровым континентальным климатом, к числу которых относятся Россия и частично Беларусь, связана с определенными техническими огра- ничениями, обусловленными специфическими свойствами ПВХ. По своему химическому составу ПВХ относится к группе термо- пластов, для которых характерно быстрое снижение механических свойств при повышении температуры, обусловленное линейным строением молекул полимера и их малой связью друг с другом, снижающейся при нагревании. Такое строение обусловливает силь- ную зависимость свойств ПВХ от температуры. В настоящее время большинство профилей поставляется на на- ши рынки из Германии. Все эти профили выполнены из разновид- ностей ПВХ марки P V C - U в соответствии с немецкими стандартами DIN. Базовые испытания для ПВХ немецкого производства прово- дятся при температуре +20 °С. При понижении температуры его ударная вязкость падает (увеличивается хрупкость), относительное удлинение при разрыве уменьшается, а прочность на сжатие и изгиб повышается. С повышением температуры относительное удлинение при разрыве увеличивается, прочность на сжатие и изгиб падает. В зоне температур от + 1 0 до + 4 0 °С механические х а р а к т е р и с т и к и уменьшаются очень незначительно, и в большинстве случаев э тими изменениями можно пренебречь. 110 При использовании ПВХ в интервале температур от +40 °С до +60 °С действующие на него силовые нагрузки должны быть снижены. При температуре выше +60 °С нагруженный ПВХ может находиться лишь очень небольшое время. Точка размягчения нахо- дится вблизи температуры +80 °С. В зоне отрицательных температур может использоваться только так называемый модифицированный ПВХ, содержащий специаль- ные добавки, увеличивающие его ударную вязкость при температу- рах ниже 0 °С. Такой ПВХ способен хорошо воспринимать динами- ческие нагрузки при температуре не ниже -40 °С. ПВХ имеет очень высокий коэффициент температурного расширения, равный 80 • 10~6 (1/°С). Для сравнения: для стали и бетона эта величина составляет порядка 10 • 10"6(1/°С), а для стекла 8,5 • 10"6 (1/°С). Таким образом, ПВХ имеет коэффициент в 10 раз больший по сравнению со стек- лом. Такое соотношение величин приводит к тому, что температурные деформации, а соответственно и напряжения в профиле и остеклении, резко отличаются по величине. Окна разуплотняются, при этом в про- филях начинают накапливаться остаточные деформации. Особенно болезненно на температурные воздействия реагируют цветные (не бе- лые) профили, обладающие более низкими прочностными характери- стиками и способные хорошо поглощать тепло. До недавнего времени (до 90-х годов XX века) для уменьшения теплопотерь использовались традиционные системы остекления с применением двух- и трехстекольных конструкций с большими воздушными промежутками. В настоящее время неотъемлемой со- ставной частью окон стал стеклопакет. 3.2. Современные стеклопакеты строительного назначения Современное окно - это не только коробка, створка и фурнитура, но и стеклопакет (рис. 3.'.). Стеклопакеты предназначены для остекления светопрозрачных конструкций (оконных и дверных блоков, витрин, перегородок, зе- нитных фонарей). 111 Рис. 3.1. Типичная конструкция стеклопакета (ГОСТ 24866-99): 1 - бутиловая лента; 2 - дистанционная рамка; 3 - молекулярное сило (осушитель); 4 - двухкомпонентный полисульфид 6ДН6 (тиокол); 5 — полированное стекло Благодаря высоким тепло- и звукоизоляционным свойствам стеклопакеты получили широкое применение в качестве важного строительного элемента, их производство стало развиваться еще в 30-е годы XX века. Решающую роль сыграл тот факт, что сухой воздух является хорошим теплоизолятором: его теплопроводность практически в 27 раз ниже, чем стекла. Потери тепла в стеклопакете из двух прозрачных стекол распределены следующим образом: око- ло 2/3 потерь происходит за счет излучения и посредством теплоот- дачи и конвекции вместе взятых. Благодаря герметичности в промежуток между стеклами не по- падают влага и пыль, не ухудшается освещенность помещений. Сущность стеклопакета (СП). СП - объемное изделие, состоя- щее из двух, трех или более листов светопропускающего стекла, герметично соединенных между собой по контуру (периметру) с помощью дистанционных рамок, содержащих осушитель (молеку- лярное сито), и изолирующих герметиков (клеев) и образующих герметически замкнутые камеры (полости), заполненные воздухом или другим газом и имеющие иногда внутренние декоративные пе- реплеты с расстоянием между стеклами Ас от 9 до 36 мм. Основные системы СП, применяемые до настоящего времени, показаны на рис. 3.2. 112 О) Ы <Г А ,2 Т Рис. 3.2. Общий вид двухслойных и трехслойных стеклопакетов (а). Конструктивное решение узлов стеклопакетов - клеевых (б), паяных (в) и сварных (г): 1 - стекло; 2 - воздушная (газовая) прослойка; 3 - распорная рамка; 4 - клеящий и герметизирующий слой; 5 - полоса из свинцового сплава; 6 - металлизированный слой на стекле; 7 - место пайки; 8 - узел сварки стекол Были разработаны три основные конструктивные системы соеди- нения стекол в стеклопакетах, базирующиеся на способе их соедине- ния (изготовления): плавленые, паяные и клеенные (см. рис. 3.2). Уже в 60-х годах XX столетия было выяснено, что наиболее предпочти- тельной по технико-экономическим показателям является та систе- ма, в которой стекла склеиваются между собой. Сейчас более 90 % изготавливаемых окон изготавливаются только третьим способом (склеиванием). 3.3. Современные герметики для стеклопакетов Массовое внедрение стеклопакетов взамен обычного двух- и трех- слойного остекления относится к 70-м годам XX века, когда были раз- работаны герметизирующие составы на основе бутилкаучуков. Задачами первостепенной важности, которые стоят перед герме- тиками, применяемыми для заделки швов в стеклопакетах являются: 1)во-первых обеспечение прочности стеклопакетов и, во- вторых, препятствование проникновению водяного пара в меж- стекольное пространство, что непросредственно влияет на 113 долговечность стеклопакетов, которая зависит в основном от уп- лотнения краев. С точки зрения прочности важнейшими свойствами герметиков являются: — сила сцепления со стеклом и материалом дистанционной рамки; — эластичность; — прочность; — время старения от действия УФ-излучения, толщина уплот- няющей массы и адсорбция тепла. Различают стеклопакеты с одинарной и двойной герметизацией. При одноступенчатой герметизации на дистанционную рамку наносится бутил или клейкая двухсторонняя лента, что ухудшает технические характеристики стеклопакета, и в погодных условиях Республики Беларусь эти системы вообще нежелательны. Наиболее совершенные и качественные стеклопакеты изготавли- ваются по принципу двойной (двухстадийной) герметизации. В каче- стве первичного герметика прежде всего применяется бутил (поли- изобутилен), который обладает наилучшей относительной способно- стью сопротивляться проникновению водяного пара. Бутиловая мас- са наносится экструдером при температуре чуть больше ста градусов в виде тонкой ленты на обе стороны дистанционной рамки. Когда стекла сдавливают, между стеклами и рамкой остается разделяющий их бутиловый слой толщиной в несколько десятых долей миллимет- ра. Хорошая диффузионная плотность достигается благодаря тонко- сти ленты и плохой газопроницаемости массы (рис. 3.3). Рис. 3.3. Технология склеивания стеклопакетов Первичный герметик не может обеспечить требуемую прочность кромочного соединения, эту задачу должны решать продукты, при- меняющиеся для вторичной герметизации с наружной стороны (по торцам) стеклопакета. Чаще всего это полисульфид (тиокол), но 114 также могут применяться силиконовые и полиуретановые массы. По- лисульфид хорошо сцепляется со стеклом, алюминием, оцинкованной и нержавеющей сталью. Они помимо придания прочности конструк- ции придают дополнительную диффузионную плотность и дают воз- можность подвижки, вызываемой сменой температур и давления. Толщина эластичной массы равна нескольким миллиметрам. Одной из наиболее важных характеристик качественного стек- лопакета является жесткое требование к его герметичности. Стеклопакет часто называют вакуумным, что не совсем точно. Если действительно создать полный вакуум между стеклами, то ат- мосферное давление тут же их раздавит. На самом деле в замкнутом герметизированном пространстве между стеклами находится разреженный осушенный воздух. Для заполнения межстекольного пространства в стеклопакетах вместо воздуха часто используют специальные инертные газы или смеси газов, что существенно улучшает тепло- и звукоизолирующие свойства стеклопакетов. В том случае, если межстекольное простран- ство стеклопакета заполняется более плотным по сравнению с возду- хом газом, потери тепла, происходящие за счет конвекции и теплоот- дачи внутри стеклопакета, снижаются. Теплопроводность, плотность, динамическая вязкость, собственная теплоемкость газов оказывают влияние на теплопроводность межстекольного пространства. Наиболее часто для заполнения межстекольного пространства применяются аргон (Аг), криптон (Кг) и шестифтористая сера (SF6). Это газы, полученные отделением от сжиженного атмосферного воздуха. Криптон - реже встречающийся и значительно более доро- гой по сравнению с аргоном инертный газ, но он в большей степе- ни, чем аргон, повышает теплоизолирующую способность стекло- пакета. Гексафторид серы (SF^) улучшает звукоизоляцию. Но следует помнить, что воздух, так же как и газовые смеси, ко- торыми заполнены стеклопакеты, может сохранять свои функции лишь до тех пор, пока в межстекольное пространство не попадает такое количество влаги, которое могло бы существенно повлиять на теплопроводность. Между стеклами имеется зазор hc величиной от 9 до 36 мм и более. 115 3.4. Дистанционные рамки В качестве материала для дистанционных рамок коробчатого се- чения, обеспечивающих требуемое между стеклами расстояние, применяются, как правило, тонкостенные алюминий, оцинкованная сталь или пластмасса. Дистанционная рамка выполняется полой внутри со специальными диффузионными отверстиями (дырами, перфорацией, щелями). Внутри находится осушитель (силикагель), функция которого - способствовать быстрой абсорбции (впитыва- ние самых незначительных количеств воды в межстекольном про- странстве). Тем самым предотвращается выпадение влаги внутри стеклопакетов в холодное время года. Диффузионные отверстия не должны быть слишком большими, иначе при механических нагруз- ках (при перевозке стеклопакетов или эксплуатации окон) частички осушителя могут попасть в виде зерен в зону межстекольного про- странства. Особое внимание уделяется свойствам тех поверхностей рамок, которые образуют соединение с герметиками. Материал, из которого сделан средник, оказывает большое влия- ние на теплоизолирующие свойства краев стеклопакета. Металлическая дистанционная рамка является хорошим провод- ником тепла, и в конструкции стеклопакета возникает так называе- мым «мостик холода». Решить эту проблему может применение дистанционных рамок из упругого термопластичного материала. Существуют системы, в которых необходимый зазор между стекла- ми создается термопластом, который наносится на стекло через экс- трудер. В состав термопласта входят необходимые осушители. Этот метод известен как TPS (Thermo Plastik Spacer) - метод, в котором металлическая рамка средника изолирующего стеклопакета замене- на гомогенным термически формуемым распорным материалом, образующим промежуточное пространство. В результате повыша- ется температура поверхности краев стекла, что приводит к значи- тельному уменьшению возможности образования конденсата на краевых поверхностях стеклопакета (рис. 3.4). 116 Рис. 3.4. Принципиальная схема конструкции СП. Традиционный изолирующий стеклопакет слева. ГР^-изолирующий стеклопакет справа: 1 - внутренний шов; 2 - средник; 3 — осушитель; 4 - наружный шов; 5 - стекло; б - уплотняющая бутиловая масса, содержащая осушитель Стеклопакет, изготовленный с использованием TPS-метода, об- ладает рядом преимуществ, главным из которых является то, что бутиловый средник, содержащий в себе осушитель, изготавливается термическим формованием в одну стадию, интегрированную в об- щую линию по производству изолирующего стеклопакета. Это су- щественно отличает его от традиционного метода, при котором из- готовление средника с алюминиевым профилем требует многих технологических операций (нарезка металлического профиля в со- ответствии с наружными размерами, изготовление рамок, заполне- ние рамок адсорбентом - силикагелем, соединение концов рамки уголками, нанесение первичного бутила) с использованием не- скольких устройств или, как это в большинстве случаев принято у нас, вручную. Естественно, что одностадийный метод изготовления стеклопакетов резко повышает качество изделия. Кроме этого, от- сутствие необходимости выполнения вышеуказанных операций при новом методе позволяет сократить производственные площади предприятия до 10 %. В западных странах TPS-метод изготовления изолирующих стек- лопакетов считают технологией будущего, которая открывает но- вые возможности для создания любых оконных конструкций. К то- му же снижение риска получения плохого качества и эффективный производственный метод создают условия для конкурентоспособ- ной стоимости. Среди новых методов производства стеклопакетов известен ме- тод, когда промежуточное пространство (средник) заполняется при помощи бутиловой резиновой ленты, упрочненной металлом. 117 3.5. Осушители (влагопоглотители) Принцип действия осушителей заключается в следующем: частицы осушителя имеют множество пор. Так как диаметр пор больше, чем диаметр атомов или молекул газа, то газы диффундируют в эти поры и адсорбируются. Применяют технический силикагель Si02 или синте- тический гранулированный без связующих веществ цеолит (молеку- лярное сито). Это пористый алюмосиликатный кристалл. По химическому строению осушители также имеют различную адсорбционную способность. Эти различия проявляются в зависимости от температуры, дав- ления и содержания влаги в осушаемых газах. Используя наиболее употребительные типы молекулярных сит, можно получить очень низкие температуры точки росы (большей частью -60 °С). Использование силикагеля не дает таких низких значений температуры точки росы, в среднем около -45 °С. За ис- ключением некоторых особых областей применения, эти различия в температуре точки росы не являются решающими для оценки каче- ства осушителей, т.к. задачей осушителей является прежде всего поглощение влаги, попадающей в межстекольное пространство в ходе производства стеклопакетов. В зависимости от количества камер стеклопакеты (СП) подраз- деляются на следующие типы (рис. 3.5): СПО - однокаменый, СПД - двухкамерный. СП может быть из четырех и более плоских листов стекла, иметь декоративный переплет внутри при ширине дистанционной рамки не менее 12 мм. Размер СП не должен быть более 3,2 х 3,0 м, минимальный раз- мер 300 х 300 мм. 118 Рис. 3.5. Типы и конструкции стеклопакетов (ГОСТ 24866-99): 1 - стекло; 2 - дистанционная рамка; 3 - влагопоглотитель; 4 - нетвердеющий герметик; 5 - отверждающий эластомер; 6 - воздушная прослойка; 7 - рекомендуемые варианты расположения низкоэмиссионного покрытия в случае его применения; 8 - дегидратационные отверстия; д - толщина стекла; h - толщина стеклопакета; hc - расстояние между стеклами; D — глубина герметизирующего слоя Условное обозначение стеклопакетов СПО 4 Mi - 16 Аг - 4 М, - 1500 х 800 х 24 - ГОСТ 24866-99, где 4 Mi - толщина и марка стекла; 16 - расстояние между стекла- ми; заполнение - Аг; 24 - толщина стеклопакета, мм. СПД 4 М, - 12В - 4 М, -12В - 1500 х 800 х 36 - ГОСТ 24866-99. Сокращенный вариант обозначения: 4/12/4/12/4 или 4-10-4-10-4 132 мм 4-16-4 Е24мм 4-16-4£- с энергосберегающим стеклом. Стеклопакеты в зависимости от назначения подразделяются на следующие виды: • стеклопакеты общестроителъного назначения (Ос) - для применения внутри зданий и сооружений и для наружных огражде- ний без специальных требований (до -45 °С); 119 • стеклопакеты со специальными свойствами: - ударостойкие (Уд) - в витринах зданий и сооружений, в зе- нитных фонарях и для защиты от преступных воздействий; - пулестойкие; - с полимерными пленками, расположенными в межстекольном пространстве; - энергосберегающие (Э) - для наружного остекления зданий и сооружений, для обеспечения требований по тепловой защите и нормальной освещенности; - солнцезащитные (С); - морозостойкие (М) - в районах с суровым климатом, до -60 °С; - шумозащитные (Ш) - для остекления помещений, эксплуати- рующихся в условиях повышенного шума (рядом с автомагистра- лью, аэропортами); - огнестойкие; - с криволинейными поверхностями; - стеклопакеты для транспорта. Основные функции стеклопакетов: • теплоизоляция (теплосбережение); • звукоизоляция (шумозащита) - 29.. .32 дБ; • защита от солнечной радиации; • защита от УФ-излучения; • защита от взлома (от несанкционированного и нежелательно- го проникновения); • осветительная функция (светопропускание в зависимости от при- меняемого вида стекла меняется в больших пределах - от 30 до 80 %); • стойкость к ветровой нагрузке; • огнестойкость (изоляция от пожара); • безопасность в эксплуатации (защита от травматизма оскол- ками разбитого стекла). В настоящее время в странах Западной Европы оконные ограж- дения без применения стеклопакетов практически не в с т р е ч а ю т с я . Объясняется это жесткими требованиями к теплосбережению и шумозащите. Применение стеклопакетов упрощает конструкцию о к о н н ы х проемов, увеличивает световую площадь и снижает теплопотери. 120 3.6. Основные типы стекол, применяемых в стеклопакетах Основным материалом для изготовления стеклопакетов является оконное листовое стекло ГОСТ 111-90. До 1960 года применялось обычное машинное стекло (метод вытягивания). С начала 1960-х годов используется только флоатационное стекло (флоат-стекло), обладающее превосходными оптическими свойствами. Его произ- водство освоено в 1997 году ОАО «Гомельстекло». Это листовое термически полированное стекло, высококачественное прозрачное с плоскопараллельными плоскостями, с натуральной глянцевой по- верхностью и неискажаемой видимостью. Производится методом плавающей ленты (Float-process) на поверхности расплавленного олова (рис. 3.6). 1550 t 1000"С тешивание * сиеишвзмне сыпучих нхгериало» плаьлсннг до жидкого состо«нк« стекла на поверхности расплавленного олова стекло станов нгс я абсолютно ровным 60 °с Охлаждение до температуры роки МоГнса и контроль Р т к и н Упаковка в ипзОслл закалка и отправка клиопам Рис. 3.6. Производство флоат-стекла Толщина стекла, мм: 2,5; 3; 4; 5; 6; 6,5, плотность, кг/м3: 2491,4, масса 1 м2 стекла (толщиной 1 мм), кг, - 2,5, пропускание света (листовое стекло толщиной 4 мм), %, - 89,4. Разработаны также стекла, ограничивающие поступление тепло- вых лучей в помещение. 121 Таблица 3.3 Типы и виды стекол для стеклопакетов Виды стекол, применяемых при изготовлении стеклопакетов Обозначение ТНПА на приме- няемое стекло Обозначение стекла (марки) и применение 1 2 3 Листовое (полированное) толщиной не менее 3 мм ГОСТ 111 мь м2, м3, м4, м7 фасад, фонарь; двери внутренние Узорчатое - прозрачное — цветное ГОСТ 5533 У фасад, двери наружные, внутренние Армированное ГОСТ 7481 А„ Армированное полированное ТНПА Ап двери внутренние и наружные Высокопрочное многослойное: - безопасное к воздействию чело- века (антибандит, антивандал) - ударостойкое(противоударное) РА, 3 удара шаром - (устойчивое к пробиванию) противовзломное РВ, 30-50 ударов топора - пулестойкое Пмс ГОСТ 30816-2001 Класс защиты от пробива- ния PI А, Р2А, РЗ А, Р5 А. Класс защиты от проник- новения Р6В, Р7В, Р8В. Класс защиты Пмс1- Пмс6а - безопасное при эксплуатации в строительстве ТНПА СМ1, СМ2, СМЗ, СТ4 Окрашенное в массе ТНПА Тс - фасад, фонарь, двери внутренние и наружные, баня Упрочненное: - химические упрочненное ТНПА ГОСТ 30698 X - закаленное 3 - фасад, фонарь; двери внутренние и наружные, баня, наружные двери, для мебели, для газовых плит, полка для бытовых холодильников - солнцезащитное нд С Энергосберегающее: • с твердым покрытием внутри стеклопакета ГОСТ 30773 К-стекло • с мягким покрытием (не стойким к внешним воздействиям) ТНПА (-стекло, покрытие нано- сится напылением 122 Для производства стеклопакетов можно использовать почти все типы стекол. Выбор стекол зависит от требований, предъявляемых к конкретному окну. Очень важно также правильно определить ме- стоположение и ориентацию стекла со специальными свойствами в стеклопакете. Например, в случае использования селективных сте- кол поверхность с нанесенным покрытием, как правило, находится внутри стеклопакета. Солнцезащитные стекла рекомендуется устанавливать в качестве внешних. В настоящее время возможен аналитический расчет той или иной конструкции, и поэтому вопрос о типе устанавливаемого стек- лопакета желательно решать совместно с фирмами, специализи- рующимися на изготовлении стеклопакетов. Дешевый стеклопакет для нового окна может оказаться дорогой неприятностью (запоте- вание внутри и снаружи стеклопакета, промерзание, эффект сквоз- няка даже при плотно закрытых дверях). Каждый конкретный тип стекла должен выполнять вполне опреде- ленную функцию. Можно выделить пять основных функций стекла: • теплоизоляция зимой; • теплоизоляция летом; • звукоизоляция; • защитные функции; • эстетические функции. Для обеспечения этих функций разработаны различные типы стекол. Рассмотрим их подробнее. 3.6.1. Низкоэмиссионные стекла - стекла с селективным покрытием В 80-е годы XX века массово внедрялись специальные, так назы- ваемые селективные стекла. Ведущие мировые корпорации «Saint Go- bain» и «Pilkington» в настоящее время выпускают стекла с покрытия- ми, обеспечивающими отражение части инфракрасных лучей обратно в помещение, что позволяет сберечь до 30 % тепла. Это могут быть стекла марок «EcoPlus» и так называемое «К-стекло» или «/-стекло». Теплоизоляция в зимний период является наиболее важной функцией стекол для энергоэффективных зданий. Потери тепла че- рез стекло складываются из теплопроводности, конвекции и тепло- вого излучения. 123 Дня уменьшения потерь тепла от теплопроводности и конвекции применяют двойное остекление (стеклопакеты), но это дает лишь незначительный эффект, т.к. основная доля теплопотерь происходит за счет теплового излучения. Для уменьшения этого вида излучения разработаны так называемые энергосберегающие стекла. В настоящее время проблема энергосбережения стоит чрезвы- чайно остро во всем мире, поэтому все крупнейшие производители стекла, такие как Главербел, Пилкингтон, Сен Гобен, ППГ, Шотт, Интерпейн и другие, освоили выпуск энергосберегающих стекол. Придание энергосберегающих свойств стеклу связано с нанесе- нием на его поверхность низкоэмиссионных оптических покрытий, а само стекло с таким покрытием получило название низкоэмиссион- ного. Эти покрытия обеспечивают прохождение в помещение ко- ротковолнового (KB) солнечного излучения, но препятствуют вы- ходу из помещения длинноволнового (ДВ) теплового излучения, например от отопительного прибора. Поэтому стекла с низкоэмис- сионными покрытиями называют селективными стеклами. Характеристикой энергосбережения является излучательная спо- собность стекла. Под излучателъной способностью (эмиссией) стек- ла понимают способность стеклянной поверхности отражать длин- новолновое невидимое человеческим глазом тепловое излучение, длина волны которого меньше 16000 Н • м. Эмисситент поверхно- сти (Е) определяет излучательную способность стекла (у обычного стекла Е превышает 0,83, а излучательная способность селектив- ных стекол меньше 0,04) и, следовательно, способность «отражать» тепловое излучение обратно в помещение. Причина возникновения излучения кроется в движении свободных электронов атомов, находящихся на поверхности стекла, и плотности движущихся электронов. Далеко не все металлы, хорошо проводящие ток, обладают свойством отражать ДВ тепловое излучение. Следовательно, чем ниже эмисситент поверхности, тем меньше потери тепла. При этом стекло с оптическим покрытием имеет зна- чение эмисситента Е = 0,04 и отражает обратно в помещение свыше 90 % тепловой энергии, уходящей через обычное окно. В настоящее время для этих целей используются два типа по- крытий: так называемое К-стекло (Low-E) - «твердое покрытие» и /-стекло (Double Low-E) — «мягкое» покрытие. 124 Первым шагом в выпуске энергосберегающего стекла явилось производство К-стекла. Для придания флоат-стеклу теплосбере- гающих свойств непосредственно при его изготовлении (метод on- line) на его поверхности методом химической реакции при высокой температуре (метод пиролиза) создается тонкий слой из оксидов благородных металлов А1203 и SnCb, который является прозрачным и невидимым и в то же время обладает электропроводностью. Из- вестно, что электропроводность напрямую связана с излучательной способностью Е поверхности. Величина излучательной способно- сти у К-стекла около 0,2 (ГОСТ 30733-2000). Следующим значительным шагом в производстве теплосбере- гающих стекол стал выпуск i-стекла, которое по своим теплосбере- гающим свойствам в 1,5 раза превосходит К-стекло. Различие меж- ду К- и i-стеклом заключается в коэффициенте излучательной спо- собности, а также технологии его получения. i-стекло производится вакуумным напылением (метод off-line) и представляет собой трехслойную (или более) структуру из чере- дующихся слоев серебра, диэлектрика. Технология, т.е. метод нане- сения, требует использования высоковакуумного оборудования с системой магнетронного распыления. Композиционная пленка - это прозрачная пленка из металлов и их оксидов (рис. 7.6), нанесенная на поверхность стекла магнетрон- ным способом, отражающая 80...90 % тепловой энергии, излучае- мой внутренними стенами помещения и мебелью и при использова- нии обычного оконного стекла уходящая через окно на улицу. Интерференционное покрытие. Толщина = Ц>0001 мм Рис. 3.7. Схема селективного покрытия i-стекла Оксид олова S11O2 Оксид алюминия AljOj Серебро Ag металлическое 125 Низкоэмиссионное стекло — это высококачественное флоат- стекло с многослойным покрытием (пленка металлического сереб- ра, размещенная между слоями оксидов металлов). Оно значитель- но снижает теплопотери через окна в зимнее и приток солнечной энергии в помещение в летнее время. Основным недостатком i-стекол является их сравнительно по- ниженная абразивная стойкость по сравнению с К-стеклом, что вы- зывает некоторые неудобства при их транспортировке, но потому, что такое покрытие находится внутри стеклопакета, это не сказыва- ется на его эксплуатационных свойствах. Необходимо также обратить внимание, что при работе с К- и i-стеклом существует необходимость зачистки (снятия) покрытия в месте контакта дистанционной рамки к стеклу. Основным применением энергосберегающих' стекол является их использование в составе стеклопакетов, теплосберегающие свойства которых во многом определяются параметрами покрытия на стекле. В табл. 3.4 и 3.5 приведены данные для наиболее широко рас- пространенных типов стеклопакетов. Таблица 3.4 Сравнительные характеристики стеклопакетов в зависимости от типа низкоэмиссионных стекол различных фирм (стеклопакеты 4-16-4 с межстекольным заполнением аргоном) Фирма- изготовитель стекла Применяемое теплосбере- гающее стекло Светопро- пускание стеклопаке- та, % Отражение стеклопакета, % Теплопередача (теплопроницае- мость) стеклопа- кета К, Вт/(м2К) 1 2 3 4 5 К-стекло Float - float 87 10 2,8 Sanko Sanko Select 72 11 1,7 Saint Gobein Ecoplus 69 18 1,9 Isoiar Neutralux 76 - 1,8 Lux Guard 4-12-4 Low-E = 2 76 10 1,7 PPG Diatherm 79 11 1,8 Gloverbei Planibei - - 1,7 FlashGlas Ag K-GlasR 76 19 1,9 i-стекло Isoiar glas Neutralux 76 - 1,1 126 Окончание табл. 3.4 ] 2 3 4 5 Interpane Iplus Neutral R 76 - 1,1 Lux Guard Super natural 76 12 1,2 Vegla ClimaplusR 72 11 1,2 Sanko Sanko Select 72 11 1,0 Из этой таблицы наглядно видно, что теплоизоляционные харак- теристики у i-стекла значительно выше, чем у К-стекла. Цены в на- стоящее время приблизительно одинаковы. Именно поэтому боль- шинство производителей окон в мире- на сегодняшний день приме- няют стеклопакеты с i-стеклом, и доля их применения на рынке по- стоянно растет. Сложности с транспортировкой и работой с i-стеклами, связанные с конструктивными особенностями, привели к тому, что в мире производством стеклопакетов с i-стеклами зани- маются, как правило, только крупные, специааизированные фирмы. Таблица 3.5 Сравнительные характеристики стеклопакетов в зависимости от типа стекол Тип стекла Структура стеклопакета Воздуш- ный зазор, мм Свето- пропус- кае- мость, % Общая энерго- пропус- кае- Тепло- прони- цае- мость К, RT мость, % Вт/(м • К) Обычное С двумя стеклами 12 79 79 3,0 0,33 Энергоглас- N С двумя стеклами (однокамерный стеклопакет) 12 79 66 1,5 0,67 Селективное С двумя стеклами 15 79 67 1,3 0,76 стекло С тремя стеклами (двухкамерный) 2 х 12 72 61 1,2 Энергоглас С тремя стеклами 2 х 12 72 74 2,0 0,5 Стекло Одно стекло - 75 - с металличе- ским покры- тием Покрытие защищается от коррозии путем размещения его в по- лости между стеклами, которая, как правило, заполняется аргоном. 127 Нанесение специального покрытия помогает решению проблемы энергосбережения (рис. 3.8). G обичяос стекло TERMOFLOAT - тепловые лучи видимые лучи ультрафиолетовые луч» Рис. 3.8. Схема окна с теплозащитным покрытием Стекло Thermofloat является обычным стеклом Float, покрытым тон- чайшими слоями окевдов металлов, и работает как «тепловое зеркало»: - в холодное время года тепло, вырабатываемое обогревающи- ми устройствами и осветительными приборами, сохраняется внутри помещения и совсем незначительная часть тепловой энергии, полу- чаемой в результате действия отопительных систем и т.д., «теряет- ся» сквозь оконное заполнение; - в жаркую погоду в помещении сохраняется умеренная темпе- ратура; стекло не пропускает тепло снаружи внутрь помещения. Из дыры, сквозь которую уходит тепло, окно превращается в эле- мент, притягивающий тепловую энергию в виде солнечных лучей. В итоге теплопотери практически полностью восполняются за счет «бесплатной» солнечной энергии, воспринимаемой окнами. Примечательно, что эти качества никак не влияют на светопро- ницаемость стекла. Преимущества такого стекла: - стеклопакет с одним из стекол Thermofloat уменьшает сум- марный коэффициент К теплопередачи до 1,8... 1,9 Вт/(м2 • °С), т.е. Яг увеличивается до 0,53 (м2 • °С) /Вт; 128 - в помещении задерживает на 66 % больше тепла, чем обычное одинарное стекло; - в помещении задерживает на 36 % больше тепла, чем обычное двойное остекление; - возможно создание различных вариантов стеклопакетов (про- тивоударные, цветные и т.д.); - обладая таким же эффектом, как тройное остекление, имеет массу на 30 % меньшую, чем обычное стекло; - можно увеличить RT, т.е. уменьшить коэффициент К до 1,25... 1,6 Вт/(м2 • К), заполняя стеклопакет инертным газом; - имеет размеры 2140 х 2950 мм с толщиной стекол 4 и 6 мм. Селективное стекло обладает следующими преимуществами: - отсутствие так называемого чувства тяги у окна. Посколь- ку температура на поверхности стекла существенно поднимается даже при сильном морозе, холодного опускающегося вниз столба воздуха не образуется; - значительное сокращение потребления энергии. Селективное стекло улучшает теплоизолирующие свойства стеклопакета; - селективное стекло способствует охране окружающей среды, так как уменьшается потребность в отоплении, сокращается расход сжигаемого топлива, что благоприятно воздействует на окружаю- щую среду; - селективное стекло нейтрально для цветопередачи. Естест- венные цвета сохраняются, и окно не искажает вид предметов; - хорошая светопропускаемость - 80 %. Эта характеристика стекла соответствует прозрачному стеклу. Стеклопакет с энергосберегающим стеклом пропускает 21...33 % тепла, если принять пропускающую способность обычного стекла за 100 %. Кроме того, такое стекло на 25 % уменьшает вредное ультрафиолетовое излучение. Солнцезащитное стекло - стекло, уменьшающее пропускание солнечной радиации во всем спектре. Под солнцезащитным стеклом понимается стекло, которое облада- ет способностью снижать пропускание световой солнечной тепловой энергии. Солнцезащитными являются, например, стекла, окрашенные по всей их массе, а также некоторые виды стекол с покрытиями. 129 До недавнего времени значения пропускания полного излучения и естественного света через стекло во внутреннее помещение были почти прямо пропорциональны друг другу. Величина пропускания естествен- ного света солнцезащитными стеклами снижалась при уменьшении ве- личины проникания излучения в целом, Темный цвет солнцезащитных стекол означал, что они эффективно защищают от солнечного излуче- ния. Только стекла зеленого цвета были исключением из правила. По механизму действия солнцезащитные стекла можно разде- лить на 2 группы: 1 - преимущественно отражающие излучение и 2 - преимущественно поглощающие излучение. Для поверхности стекол первой группы характерен тонкий металлический слой, на- носимый в процессе производства, который препятствует проник- новению излучения через стекло. Следует отметить, что отражаю- щие слои одновременно частично поглощают излучение. На толщину солнцезащитных стекол с отражающей поверхно- стью важно обращать пристальное внимание также по причинам эстетического характера. При изготовлении поглощающих (абсорбирующих) стекол на расплавленную стекольную массу наносятся либо кристаллы ме- таллов, либо оксиды металлов, которые обладают способностью поглощать часть солнечного теплового излучения (энергии и света). В процессе поглощения излучения стекла нагреваются и большую часть полученного ими тепла отдают в наружное пространство. Часть тепла, однако, передается внутрь помещения, что является нежелательным явлением, т.к. увеличивается потребность энергии на охлаждение помещения. Поглощающие стекла применяются при изготовлении фасадов из стекла, перегородок окон и дверей. Конструкции, сочетающие в себе отражающие покрытия и по- крытия с низкой излучательной способностью, являются новым из- делием, появившимся в продаже. Полностью отражающие поверх- ности прозрачных стекол получают путем последовательного нане- сения покрытия на поверхность стекла. Как правило, количество покрывающих слоев - пять, из которых четыре - это слои оксидов металлов и работающий слой - серебряный. Серебро обладает спо- собностью пропускать видимый свет, как и обычное стекло. В слу- чае когда длина волны больше 0,76 мкм, серебро почти полностью отражает все излучение. Кроме того, такие стекла обладают и хо- рошей теплоизолирующей способностью. 130 3.6.2. Закаленное стекло На сегодняшний день во многих странах остекление окон верх- них этажей зданий, а также балконов и лоджий разрешается произ- водить безопасным при эксплуатации стеклом во избежание трав- мирования людей крупными осколками стекла, выпадающими при его разрушении. Закаленное стекло представляет собой листовое стекло, подверг- нутое специальной термической обработке (иногда химической) - закалке, в результате которой в объеме стекла возникают законо- мерно распределенные внутренние напряжения, повышающие ме- ханическую прочность стекла и обеспечивающие особый (безопас- ный) характер его разрушения (рис. 3.9). Основные достоинства закаленного стекла: • оно не разрушается от случайных бытовых ударов; повышает- ся прочность к ударам; • высокая термическая стойкость, что позволяет применять его в наружном остеклении при использовании стекол окрашенных в массе или стекол с покрытием, имеющих большой коэффициент поглощения; • при разрушении образует мелкие осколки стекла (от 1 до 10 мм) и не выпадает большими кусками, способными травмировать людей. Оптические свойства стекла (коэффициенты пропускания, погло- щения, отражения) после закаливания практически не изменяются. Закаленное стекло Обычное стекло Рис. 3.9. Характер разрушения стекол 131 Предел прочности закаленного стекла при изгибе может дости- гать 250 МПа, что более чем в 5 раз выше, чем у обычного листово- го стекла. Стекло считается закаленным (например, по Британскому стан- дарту BS 6206), если в любом квадрате размером 50 х 50 мм образо- валось не менее 40 и не более 400 штук осколков. Однако количест- во осколков регламентируется в зависимости от толщины закален- ного стекла. Закаленное стекло является термостойким и выдержи- вает перепад температур не менее 300 °С. Это особенно важно при использовании в наружном остеклении стекол с коэффициентом поглощения более 25 %, кох да стекло может разогреваться до тем- пературы 90 °С. В этом случае рекомендуется использование зака- ленных стекол. Закаленное стекло выдерживает удар «мягким те- лом» (мешок со свинцовой дробью массой 45 кг) с высоты падения 1200 мм, а листовое стекло не выдерживает удар даже с высоты 300 мм. Это особенно важно при остеклении выше второго этажа, во избе- жание случайного выпадения людей из окон. Благодаря уникальным свойствам при использовании зака- ленного стекла: • решаются проблемы безопасности и надежности при обли- цовке фасадов, изготовлении стеклянных крыш, балконов, офисных перегородок и т.д; • снимаются вопросы температурных напряжений тонирован- ных и зеркальных стекол. Следует обратить внимание на тот факт, что закаленное стекло не подлежит механической обработке. Механическая обработка производится до процесса закаливания. Закаленное стекло используется в стеклопакетах как одинарное стекло для остекления фасадов, витражей, зенитных фонарей, стек- лянных кровель и крыш, окон для дверей и перегородок, цельных стеклянных дверей, остекления оранжерей, в качестве стекол для ограждений, увеличивает их прочность и безопасность в эксплуата- ции. Кроме строительства закаленное стекло широко используется для остекления холодильных прилавков, медицинских прозрачных шкафов, смотровых стскол для духовых шкафов, электрических и газовых плит, полок холодильников, створок и полок в мебельном производстве, окон в наземном транспорте, поездах. 132 На сегодняшний день, благодаря запуску новой линии горизон- тальной закалки стекла фирмы GMC (Франция), ОАО «Гомельстек- ло» имеет возможность производить закаленное полированное стекло толщиной от 3 до 19 мм и размерами до 1300 х 2600 мм. 3.6.3. Виды стекол Армированное стекло - листовое стекло с металлической сет- кой, безопасное и пожаростойкое, которое при пожаре образует эф- фективную преграду против дыма и горячих газов. При пожаре та- кое стекло может треснуть, однако арматура удерживает его на мес- те, предотвращая тем самым распространение огня. Осколки стекла не выпадают даже при образовании нескольких разломов, а удер- живаются на месте арматурой. Армированное стекло может быть применено при остеклении заводских цехов, окон, фонарей, шахт лифтов и фасадов зданий. Узорчатое стекло - это листовое стекло, одна поверхность ко- торого имеет декоративную обработку. Оно бывает разных цветов, рисунков, различной толщины (4...6 мм), может иметь различную светопропускаемость. Узорчатое стекло можно закалять и ламини- ровать. В основном его применяют при внутреннем остеклении и при изготовлении витражей. Ламинированное плоское стекло (триплекс) изготавливается пу- тем соединения нескольких слоев флоат-стекла или других различных типов при помощи поливинилбутиловой пленки (ГОСТ 30826-2001 «Стекло многослойное строительного назначения»). Высокопрочное многослойное стекло представляет собой плос- кое изделие, имеющее многослойную структуру, образованную листами стекла по ГОСТ 111 и упрочняющего полимерного мате- риала, склеивающего или покрывающего эти листы, либо выполня- ется в виде стекла с наклеенной пленкой с одной или обеих сторон (использовано на куполах подземного города «Столица» на пл. Не- зависимости г. Минска). В качестве упрочняющего склеивающего материала могут ис- пользоваться поливинилбутиральные, полиуретановые пленки или жидкие полимерные смеси, специальные полимерные материалы по Действующему ТНПА. 133 Противовзломное стекло - многослойная структура, получен- ная на основе стекла и полимера с единым ссчснисм защитных сло- ев по всей поверхности и временно препятствующая умышленному прорубанию в нем отверстия, через которое может проникнуть че- ловек, например К - PLUS-KOMBI. Противоударное стекло - однослойная или многослойная структура, полученная на основе стекла и полимера с единым сече- нием защитных слоев по всей поверхности и выдерживающая удар брошенного предмета (палка, камень и т.п.) без образования сквоз- ного отверстия. Пулестойкое стекло - однослойная или многослойная структу- ра, задерживающая пулю, выпущенную из ручного стрелкового оружия, без пробоины (табл. 3.6). Таблица 3.6 Классификация пулестойкого стекла Класс стойко- сти к воздейст- вию стрелково- го оружия (защиты) Вид оружия Наименование и индекс патрона Дис- танция обстре- ла, м 1 2 3 4 Пмс1 Пистолет Макарова (ПМ) 9-мм пистолетный патрон 57-Н-181С с пулей Пст 5 ± 0,05 Револьвер типа «На- ган» 7,62-мм револьверный патрон 57-Н-122 с пулей Р 5 ПД1С2 Пистолет специальный мелкокалиберный (ПСМ) 5,45-мм пистолетный патрон 7Н7 с пулей Пст 5 Пистолет Токарева (ТТ) 7,62-мм пистолетный патрон 57-Н-134С 5 П„с2а Охотничье ружье 12-го калибра 18,5- мм охотничий патрон 5 пмсз Автомат АКМ 7,62-мм патрон 57-Н-231 с пулей ПС 5...10 Пмс4 Автомат АК-74 5,45-мм патрон с пулей 7Н10 134 О к о н ч а н и е т а б л . 3 . 6 1 Пис5 2 . 3 4 Автомат АК-74 7,62-мм патрон 57-Н-231 с пулей ПС 5...10 Г1мс5а Автомат АКМ 7,62-мм патрон 57-B3-231 5...10 Пцс6 Снайперская винтовка СВД 7,62-мм патрон СТ-М2 5...10 Пмс6а Снайперская винтовка свд 7,62-мм патрон с пулей Б3-32 5...10 Основная задача триплекса - препятствовать насильственному вторжению. Ламинирование не увеличивает механическую прочность стекла, однако при разрушении ламинированное стекло остается це- лым благодаря ламинирующей пленке, т.е. осколки стекла остаются прикрепленными к ней. Кроме того, использование триплекса: • снижает опасность от разлетающихся осколков или падающе- го стекла (стекло разбивается, но остается в раме; сохраняет форму и прозрачность); • способствует защите помещения от вредного воздействия ульт- рафиолетовых лучей (предохраняет от выгорания мебель, обои и др.); • обеспечивает звукоизоляцию (многослойное стекло способно эффективно снижать воздействие нежелательных шумов). Разными видами ламинирующих пленок можно обеспечить практически любое тонирование стекла. Ламинированные стекла применяются при остеклении фасадов зданий, балконов, окон. Указанное стекло применяется в местах, защита которых требует особого внимания, например, в школах, детских садах, кассовых помещениях, бензозаправках и взрывоопасных зданиях. Ламиниро- ванное стекло превосходно подходит для остекления кровель и крыш. Толщина стекла 5 и 9 мм. Прочность ламинированного стекла зависит от количества слоев стек- ла и пленки. Ламинированное стекло изготавливается в разных комбина- циях этих слоев. Применение закаленного стекла в качестве одного или нескольких слоев ламинированного стекла значительно увеличивает его прочность. Ламинированное стекло не обязательно бесцветное. 135 П р и м е н е н и е л а м и н и р о в а н н о г о с т е к л а в с т р о и т е л ь н о й п р о м ы ш - л е н н о с т и : • горизонтальные остекления: крыши и фонари; • ограждения лестниц и балконов; • остекления вне и внутри помещений школ, госпиталей, тю- рем, банков, выставок; • остекление перегородок, витрин и стендов; • окошки и кассовые помещения; • остекление дверей. Более знакомым вариантом ламинированного стекла «триплекс» являются стекла ветровые для грузовых и легковых автомобилей. В августе 2001 г. в Минске введена в строй первая очередь нового предприятия «Завод стеклопакетов и архитектурного стекла». Обору- дование завода позволяет обрабатывать любую марку листового стек- ла, выпускаемого в мире. Раскрой стекла толщиной до 19 мм осущест- вляется на автоматическом столе с компьютерным управлением с точ- ностью по диагонали 3 х 2 м - 0,1 мм. В перспективе предусмотрена обработка стекол размером 3 x 6 м . Возможна разрезка стекла по лю- бой заданной траектории. Автоматическая моечная машина рассчита- на на любые виды стекол, в т.ч. и с так называемыми «мягкими» по- крытиями (энергосберегающими и селективными). 3.6.4. Требования к современному стеклопакету А) Тепловая защита После высокого роста цен на нефть в 1973 году и энергетическо- го кризиса 1979 года в развитых странах мира были предприняты значительные и последовательные действия по теплосбережению. В строительстве это выразилось в использовании эффективных утеп- лителей для стен и стеклопакетов в сочетании с герметичными пла- стиковыми рамами для окон. Сейчас те же проблемы по энергоэффективности остро испыты- вает Республика Беларусь. Поэтому важно воспринять передовой опыт не повторяя чужие ошибки. Уменьшение потерь энергии неотделимо от проблем экологии. Через улучшение теплозащиты уменьшается выброс в атмосферу 136 углекислого газа, а следовательно, отодвигается угроза глобальных климатических изменений. К 2005 году выброс С02 должен был уменьшиться на 25.. .30 % по сравнению с 1987 годом. Беларусь как член международного сообщества Должна стремиться по соответст- вию своих строительных технологий современным, отвечающим требованиям по теплосбережению и охране окружающей среды. Эффективность теплозащиты в зарубежных странах оценивается коэффициентом тепловой проводимости К, соответствующим коли- честву тепла (Вт), проникающего в единицу времени через 1 м2 окна при разнице температур внутри и вне помещения на 1 °С. Чем ниже значение К, Вт/м2 • °С, тем лучше теплозащита. Отечественными нормами теплосбережение оценивается сопро- тивлением теплопередаче ограждающих конструкций R, являю- щимся величиной обратной К: I К Некоторые числовые значения коэффициента К для различных видов остекления в световых проемах приведены в табл. 3.7. Таблица 3.7 Вид остекления. Заполнение светового проема Значения коэффициентов тепловой прово- димости К, Вт/(м2 • град) сопротивления теп- лопередаче RT, (град • м2 )/Вт не менее 1 2 3 4 Одинарное прозрачное стекло 5,8 0,17 100% Стеклопакет однокамерный 4-В8- 4* 3,3 0,30...0,32 Стеклопакет 4-В12- 4 2,9-2,8 0,34-0,39 116% Стеклопакет 4-16-4 2,8 0,36** Стеклопакет 4-16-4-16-4 2,2 0,44 202 % Стеклопакет 4-12Аг-4К 1,8 0,58 Стеклопакет 4-12-4К 1,5 0,67 Стеклопакет 4-16-4К 1,5 0,67 132% 137 О к о н ч а н и е т а б л . 3 .7 1 2 3 4 Стеклопакет 4 -16Аг^К 1,3 0,77 Стеклопакет К4-В16-К4 0,78 Стеклопакет К4-К16-К4 0,84 Примечание. * Расшифровка формулы стеклопакета: 4 - стекло толщиной 4 мм; 8 - толщина воздушного зазора 8 мм; Аг - заполнение зазора между стек- лами инертным газом (аргоном); К - стекло с селективным покрытием. ** Величина сопротивления теплопередаче должна оцениваться для окна в целом, т.е. стеклопакет + створка-рама. Рамы го трех- или четырех- камерного профиля ПВХ обеспечивают величину RT = 0,63 (м2 • К)/Вт. Как следует из таблицы, значение R или К зависит от толщины воздушного зазора. При увеличении последнего с 8 до 16 мм К уменьшается на 16 %. Однако дальнейшее увеличение зазора до 18.. .20 мм и более такого эффекта не дает. Сопротивление теплопередаче одного обычного стекла состав- ляет примерно 0,17 (м2 • °С)/Вт, а стеклопакета из двух обычных стекол - 0,32...0,39 (м2 • °С)/Вт. Приведенное сопротивление теп- лопередаче трехстекольного окна, с учетом материала, из которого оно изготовлено, и конструкции притворов створок к коробке, мо- жет достигать значения, превышающего 0,6 (м2 • °С)/Вт. Более вы- сокие значения термического сопротивления можно получить, рабо- тая над улучшением теплоизоляционных показателей стеклянной части окна и оконных рам и коробок. Наибольший эффект дости- гается использованием в стеклопакете одного из стекол с селек- тивным покрытием, способным отражать тепловые волны в н у т р ь помещения и одновременно пропускать снаружи солнечное к о р о т - коволновое тепловое излучение. Только за счет применения в стек- лопакете такого стекла, а также введения в межстекольное про- странство более плотного, чем воздух, газа, например, аргона (Аг). криптона (Кг) или ксенона (Хе), можно добиться величины терми- ческого сопротивления, приближающегося к единице. Отдельные примеры из зарубежной практики свидетельствуют о том, что соот- ветствующие конструктивные решения окон, и прежде всего их стеклянной части, смогут способствовать достижению т е р м и ч е с к о - го сопротивления теплопередаче, равного 1,8...2,0 (м2 • °С)/Вт. 138 Современный трех- и четырехкамерный пластиковый профиль в сочетании с однокамерным стеклопакетом при использовании од- ного специального стекла с селективным покрытием способен обеспечить хорошие теплозащитные характеристики. При этом по- следнее решение выигрывает и по стоимости, и по эстетике, и по универсальности своего применения. Дискуссии ведутся также и по проблеме использования стекло- пакетов, наполненных инертным газом. Здесь следует заметить, что подобное решение отнесено мировой практикой к разряду специ- альных (рекомендуется, например, для высокогорья, при очень низ- ких ночных температурах и больших их перепадах, а также для со- оружений, где требуется очень высокая теплоизоляция). Недостатков у этого стеклопакета могут быть два: дороговизна и трудность проверки качества газонаполнения. Последнее имеет свойство рассасывания с течением времени. Особых технических проблем изготовление подобных стеклопакетов не создает. Однако в климатических условиях Беларуси эти стеклопаке- ты также следует рекомендовать к использованию в особых случаях. Для массовых нужд целесообразно использовать стеклопакеты типов 4-16-4 и 4-16-4К. При этом заметим, что для изготовления первого вполне годится гомельское флоат-стекло. Изготовление же второго типа с селективным стеклом требует использования импортного стекла; цена такого стеклопакета возрастает вдвое. Поэтому при их изго- товлении с учетом норм теплосбережсния целесообразно учесть платежеспособный спрос. Недостатками гомельского флоат-стекла были нестабильное каче- ство - превалирование марки М-3, М-4 (современные требования предполагают использование для стеклопакетов марок М-1 или М-2), а также малый размер выпускаемых стекол - при евростандарте 2 х 3 м ОАО «Гомельстекло» выпускает в основном стекла разме- ром 1,3 х 1,8 м. Эти недостатки в настоящее время устранены при совершенствовании технологии предприятия. Б) Шумозащита - звукоизоляция Исследования показывают, что за последние десятилетия шум от транспорта увеличился в 6 раз, а от самолетов - до 30 раз. Это за- ставляет отнести шум к загрязнению окружающей среды, непосред- ственно угрожающему человеку. 139 Звукоизоляция стеклопакета зависит от следующих параметров: а. От толщины стекла. Чем стекло толще и тяжелее, тем лучше звуконепроницаемость. Таким образом, важна толщина стекла. б. От прочности стекла. Чем эластичнее полотно стекла, тем выше шумозащита. Для этого изготавливают стекла типа «триплекс» (рис. 3.10) пу- тем склейки двух и более полотен специальной прозрачной или цветной смолой, например, марки «Кодилан», с низкой прочностью на изгиб. Использование «триплекса» в стеклопакете дает еще лучшие ха- рактеристики по звукоизоляции. Стеклопакеты такого рода весьма эффективны, к примеру, в аэропортах, вблизи нагруженных автома- гистралей и т.п. Кроме того, изготавливаемое триплекс-стекло можно эффективно использовать при строительстве шумопогло- щающих экранов вдоль магистралей, вокруг аэропортов, на оста- новках общественного транспорта и т.п. в. От построения стеклопакета. Наиболее простым и дешевым приемом, которым пользуются фирмы-производители, является из- готовление стеклопакета из двух стекол различной толщины, на- пример 4 и 6 мм. Разная частота колебаний стекол дает ощутимый эффект. ч Рис. 3.10. Стекло типа «триплекс» в стеклопакете 140 г. От толщины воздушного зазора. Чем шире зазор между стек- лами, тем лучше шумозащита. Например, стеклопакет по формуле 8-12-4 дает шумопоглощение 37 дБ, а в случае формулы 8-24-4 - 43 дБ. д. От газонаполнения. Применение более тяжелых, чем воздух, газов, например, шестифтористой серы (SFg) или аргона (Аг), улуч- шает шумозащиту на 3 или 5 дБ. Однако это незначительное улуч- шение шумозащитных свойств не соответствует затратам. Обобщенные характеристики шумозащиты представлены в табл. 3.8. Таблица 3.8 Вид экрана Характеристики шумозащиты, дБ Стекло 4 мм 27 8 мм 32 12 мм 35 4-1-4* смола («триплекс») 36 Стеклопакеты 8-12-4 воздух 37 (4-1-4)-12-4 воздух 38 (4-1-4)-16-6 воздух* 41 (4-1-4)-12-4 SF6 42 (4-1-4)-16-6 SF6 44 * 4 - толщина стекла, мм; 1 - толщина слоя смолы, мм. И еще одно требование к стеклопакету - противовзломные и антиосколочные показатели или защита от осколков и нежела- тельного проникновения. Зарубежными фирмами разработаны специальные виды смол, позволяющие изготавливать безосколочные стекла типа «триплекс» любого размера. Это стекло предназначено для применения в спор- тивных залах, стадионах, высоких витринах, в школах, детских са- дах, фасадных остеклениях, т.е. в случаях, когда возможные оскол- ки могут поранить. Стекло 4-1-4 или 4-2-4, 4-2-6 и т.п. разбивается так же, как лобовое стекло автомобиля. Использование шумоза- щитной смолы одновременно делает стекло безосколочным. 141 В особых случаях применяется специальная противоударная смола высокой прочности, которая позволяет изготавливать противовзломные многослойные стекла. Для банков и офисов может быть использовано стекло 4-1-4-1-4 и толще, оно пуленепробиваемо; пуленепробиваемым также является стекло «MULTIFLOAT» с h = 19,5; 22,5 и 31 мм. Стекла такого типа изготавливаются компаниями по спецзаказу. Перечень видов стекол, изготавливаемых и применяемых в строительстве за рубежом: - прозрачные стекла; - стекла, изготовленные из цветной стекломассы; - твердопокрытые стекла (зеркальнообразные); - мягкопокрытые стекла (зеркальнообразные) или тонированные; - твердопокрытые К-стекла (селективы); - мягкопокрытые i-стекла (селективы); - просветленные стекла; - неотражающие стекла; - узорчатые стекла; - антикварные стекла; - особо тонкие стекла; - стекла, пропускающие ультрафиолетовое излучение; - зеркала; - эмалированные стекла; - рентгенозащитные стекла; - ламинированные стекла; - звукоизолирующие стекла; - огнезащитные стекла; - разделяющие стекла; - керамические стекла; - фотохромные стекла*; - стеклянные кирпичи; - профильные стекла; - фильтрующие стекла; - стекла, защищающие от электромагнитных излучений. *Фотохромные стекла — стекла, которые при добавлении в стекломас- су серебристых галогенов меняют при изменении количества света свою свето- и теплопронидаемость, т.е. становятся более темными или более светлыми в зависимости от освещения. 142 Таким образом, применяя в стеклопакетах тот или иной вид стекла, можно варьировать их свойства в зависимости от целей применения, включая повышение теплозащитных качеств. Стекло для оконного заполнения в развитых странах является предметом достижения технического прогресса. На рынки Европы уже поставляется такой вид стекла, как термоизолированное меха- нически высокопрочное стекло, снабженное электропроводящим слоем. Последнее дополнение позволяет получить электрообогре- ваемую поверхность оконного заполнения или использовать его для создания системы сигнализации. В будущем такие стекла позволят I вставлять в оконные блоки телевизионные антенны, снабжать ра- ! диоантеннами автомобили; использовать в системе солнцезащиты, а также обеспечивать оконным заполнением защиту от получения информации через стекло. 3.6.5. Некоторые рекомендации для повышения энергоэффективности и качества существующих окон Профили оконных створок и коробок деревянных окон рекомен- дуется выполнять преимущественно из брусков, склеенных по тол- щине и длине из отсортированных досок-ламелей. Притворы створок и коробок должны содержать уплотнительные прокладки (оконные уплотнители) из атмосфероустойчивой резины. Установку стекол в наружных створках желательно выполнять на силиконовых замазках. Запорная оконная фурнитура должна обеспечивать притвор створок к коробке равномерно по всему периметру. Безымпостный притвор створок необходимо допускать в окнах высотой менее 1500 мм. Для обеспечения воздухо- и водонепроницаемости по всему кон- туру коробки и створки устанавливаются пористые уплотнения. Система уплотнения имеет два контура — наружный и внутренний. При этом наружное уплотнение может быть установлено как непо- средственно по наружному контуру профиля, так и в середине. 143 Виды самоприклеивающихся уплотнительных прокладок для окон и дверей (СТБ 939-93, СТБ 4.224-95) Уплотнение окон, конечно, не заменит новых, хорошо изготов- ленных окон, но: 1. Стоимость 1 м2 хорошего окна - 150. ..200 $ с монтажом. 2. Уплотнение может стоить 10...20 % цены хороших окон, а эффект - 80 % теплового эффекта нового окна. 3. При качественном уплотнении можно сэкономить 20... 30 % тепла. 4. Не чувствуется холод, даже если температура радиаторов в доме понизится на 2-3 °С. 5. Температура в комнате повышается на 6...8 °С. Уплотнительные прокладки бывают различной формы, толщи- ны, цвета и из различного материала (импортное сырье высшего качества из Германии, Швеции, Швейцарии). Надежно прилипает и более долговечной является прокладка черного цвета. Все они предназначены для многолетнего использования. PU - прокладки из полиуретановой пены с закрытыми порами. Имеют большую гибкость, рекомендуются для небольших щелей. РЕ - прокладки из полиэтиленовой (ПЭ) пены с закрытыми порами, также имеют отличные изоляционные свойства, применяются для щелей средней величины в оконных створках, закрываемых зимой наглухо. PVC - прокладки из вспененного полихлорвинила (ПВХ) со сме- шанными порами, предназначены для малых и средних щелей. Лучшие оконные уплотнения изготавливают из материала, обо- значаемого аббревиатурой ЭПТК (этилен-пропилен-термополимер- каучук). Международное обозначение - EPDM. ЭПТК-EPDM обла- дает значительной долговечностью, устойчивостью по отношению к атмосферным воздействиям, высокой прочностью на растяжение (8,3 • 106 Н/м2) и эластичностью (удлинение при разрыве - 400 %). При этом его эластичность сохраняется в интервале температур от -50 до +120 °С. Будучи устойчивым к воздействию кислот и щело- чей, ЭПТК-EPDM имеет низкую сопротивляемость по отношению к минеральным маслам и жирам; набухает в таких растворителях, как бензин и углеводороды. При этом процесс набухания носит частич- но обратимый характер. Прокладки EPDM - из пористого каучука, их штампуют в форме различных профилей. В зависимости от размера щели можно 144 подобрать соответствующую форму прокладки. Такие прокладки характеризуются отличной отдачей, т.е. восстановлением формы, предназначены для многолетнего использования в средних и боль- ших щелях, выпускаются четырех видов (рис. 3.11). Профиль прокладки ЙхН mm ««6 9x3 Э хЗ 9x3 l|»»|m:„K Цвет Беяи и Белый Коричневый Черный В'Н 9x4 9 x 4 9 x 4 И Ьт Белый Коричневый 9x55-,S ,4,0 Белый 9 х 55 Коричневый Черный g , 55 Черный Толши** Uftли - Белый Черный Черный Черный Черный Толщина Uffju . 3, С ... Рис. 3.11. Виды оконных уплотнительных прокладок из пористой резины Все уплотнительные прокладки самоклеющиеся, с нанесенной на них липкой лентой. Клеевой состав — водная дисперсия полимеров, без органических растворителей, что упрощает их установку в де- ревянных, пластмассовых, металлических конструкциях окон. Ус- тановленные один раз они служат от 3 до 10 лет. Срок службы зави- сит от используемого типа уплотнительных прокладок. Все прокладки: • защищают от сквозняков и пыли; • изолируют от наружного шума; • имеют очень хорошую устойчивость к озоновым влияниям; • морозоустойчивы и прекрасно ведут себя в различных погод- ных условиях. Применение прокладок создает проблему дополнительной вен- тиляции помещения, что является их недостатком. 145 Эффективное устранение проникновения воздуха в окнах старой конструкции Неконтролируемый воздухообмен вызывает избыточное про- никновение наружного воздуха в помещение, последствия чего ис- правляют обычно дополнительным отоплением. Если же окна тща- тельно уплотнены, расход теплоэнергии на отопление может быть снижен до 15 %. Результаты обследований окон в эксплуатируемых зданиях сви- детельствуют о неравномерных зазорах по периметру притворов створок к коробкам, вызванных механической деформацией этих элементов окон, неравномерностью притворов запорными прибо- рами, некачественной древесиной и т.п. И здесь не решить пробле- му утечки тепла через притворы даже с использованием качествен- ных импортных, но традиционных уплотнительных прокладок. Сегодня в западных странах и в Республике Беларусь для пре- дотвращения воздухообмена применяют жидкие силиконовые или каучуковые мастики. Нанесенная на предварительно очищенные участки притворов жид- кая мастика заполняем зазоры притворов по всему контуру, образуя в результате эластичную пористую массу, сформированную в надежную, долговечную уплотнительную прокладку требуемого сечения. Чтобы уплотнить притворы окон и дверей жидким герметиком необходимо (рис. 3.12-3.14): 1) тщательно очистить места установки старого герметика; 2) на подготовленные места выдавить из тюбика жидкий герме- тик в нужном количестве; 3) 4)}5) наложить на влажную массу ленту из полиэтиленовой пленки; 6) аккуратно закрыть створку окна или двери до упора, после вы- сыхания герметика открывать створку и осторожно удалить пленку; 7) срёзать избыток герметика ножом; 8) покрыть полученную прокладку порошком (тальком). Порошок будет препятствовать примыканию массы к оконной раме, даже если окно не открывается годами. 146 Как уплотнять окна и двери? Рис. 3.11. Уплотнение притворов жидким герметичном в современных окнах Рис. 3.14. Последовательность работ по уплотнению существующих окон жидким герметиком Жидкие герметики сохраняют свои технические свойства при температуре от -50 до +120 °С. Герметик твердеет и не разрушается. Использование жидких герметиков значительно улучшает также и звукоизоляционные свойства окон. Звук способен проникать даже через малейшие отверстия, поэтому окна нужно уплотнять особен- но тщательно. Производители жидких герметиков дают 5-10-летнюю эксплуа- тационную гарантию. Для уплотнения окон требуются герметики. Деревянные рейки и так называемые штапики не сдерживают ни влаги, ни ветра, гноят раму и создают неприятную вибрацию. Заменить рейки для наруж- ного стекла можно герметиком MONO 321. Он довольно упругий, белого цвета. Свежий, он легко моется с мылом. Для щелей реко- мендуются герметики TREMSIL 200 и GLASSILIKONE. Это герме- тики фирмы TREMCO, очень хорошего качества и недорогие. Дгхя улучшения теплового сопротивления окна можно вставить и третье стекло. Хорошо уплотненное окно с тремя стеклами имеет теп- ловое сопротивление, близкое сопротивлению окна со стеклопакетом. 4. СИСТЕМЫ УТЕПЛЕНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В различных печатных изданиях это заглавие может быть напи- сано по-разному. Например «Системы тепловой санации фасадов зданий» или «Тепловая модернизация (изоляция) ограждающих конструкций построенных зданий и сооружений», «Термореабили- тация зданий». Жилищный фонд республики, построенный в основном в послево- енное время крупнопанельным способом (1956—1991 годы), имеет низ- кую энергоэффективность по сравнению с жильем, построенным в ряде передовых стран с аналогичными климатическими условиями. Основными причинами низкой энергоэффективности жилого фонда являются: - низкая теплозащита ограждающих конструкций, включая и столярные изделия; - нерациональные архитектурно-планировочные решения жи- лых домов; 149 - большие потери в сетях теплоснабжения и отопления и отсут- ствие регулирования теплопотребления; - недостаток приборов для учета расхода газа, холодной и горя- чей воды, теплоносителя; - несовершенство инженерного оборудования; - коррозия арматуры из-за нарушений поверхностного слоя бетона; - пониженная шумозащита; - невыразительность архитектурно-цветовых решений при мас- совой застройке. Жилищный сектор является одним из крупнейших потребителей энергии, и решение проблем энергосбережения позволит сущест- венно снизить потребление первичного топлива в стране. В странах Западной Европы начиная с 70-х годов XX века ведет- ся непрерывная работа по энергосбережению в жилищно- коммунальном хозяйстве. Проблема энергоэффективности является одним из основных направлений повышения эффективности эконо- мики и возведена в ранг государственной политики. Там уже сложилась специальная подотрасль стройиндустрии по производству элементов утепления зданий, а также специальные подразделения, выполняющие эти работы. В результате проделанной работы по утеплению существующих зда- ний в целом по странам Западной Европы расход топлива на их отопле- ние сократился на 40...50 % и составляет около 45.. .50 кВт • ч/м3 в год, в то время как удельное потребление тепла на обогрев жилых зданий в Бе- ларуси составляет 200.. .250 кВт«/м3 в сезон/год, а в Финляндии этот показатель составляет только 135 кВт • ч/м3 в год. Что такое тепловая санация зданий (тепловая модернизация)? Тепловая модернизация зданий - такой вид преобразования зда- ния, при котором производится экономически целесообразное по- вышение величины сопротивления теплопередаче RT ограждающих конструкций с целью приведения эксплуатационных и архитектурно- художественных качеств в соответствие с современными функцио- нальными и эстетическими требованиями. В принципе, это «лечение» здания, изначально построенного как неэкономичное и, следовательно, приносящего эксплуатирующией его организации, жильцам, а в конечном итоге государству значи- тельные убытки. 150 Поскольку такое «лечение» зданий должно носить комплексный характер, в понятие тепловой модернизации («санации») входят следующие мероприятия: - утепление фасадов (в основном наружное); - наружное утепление кровли или теплоизоляция чердачного перекрытия; - утепление подвальных перекрытий снизу; - полная замена столярки (оконных и дверных блоков); - замена инженерных коммуникаций; - восстановление гидроизоляции стен подвала; - устранение причин увлажнения подвальных помещений; - наладка системы вентиляции; - отопление лестничных клеток или теплоизоляция внутренних стен, выходящих на лестничную клетку. Комплексная санация одного здания, а тем более - целой группы зданий (в Республике Беларусь около 2,5 тыс. «хрущевок»), - это не просто дорого, а очень дорого! И тем не менее ее необходимо вы- полнять. Наружные ограждающие конструкции (стены) в зависимости от расположения в них теплоизоляционных материалов можно утеп- лить тремя способами (системами): - внутренняя теплоизоляция; - наружная (с холодной стороны стены) теплоизоляция; - вариант, когда теплоизоляция выступает в качестве среднего слоя конструкции. Наиболее предпочтительными и рациональными для повышения эксплуатационных характеристик здания представляются системы наружного утепления, т.е. системы, повышающие термическое со- противление ограждающих конструкций RT. Тепловая «шуба» для дома, в которую укутаны все части здания,- это лучшее техническое решение. Наружное утепление имеет ряд выраженных преимуществ, а именно: - при наружной теплоизоляции создаются благоприятные тем- пературно-влажностные условия работы изолируемых ограждаю- щих конструкций; - стена надежно защищается от неблагоприятных внешних воз- действий суточных и сезонных температурных колебаний, которые ведут к неравномерным деформациям элементов стен, что приводит 151 к образованию трещин, раскрытию швов, отслоению штукатурки. Эти колебания воспринимает уже теплоизоляционный слой, для которого, если он выполнен, например из высококачественной ка- менной ваты PAROC, это не представляет никакой опасности; - при наружной теплоизоляции стена защищена от атмосфер- ных осадков, появления микроорганизмов на поверхности стены из- за избытка влажности, образования льда в толще стены; - в холодное время года наружная теплоизоляция препятствует охлаждению массивов ограждающих конструкций до температуры точки росы и выпадению конденсата на внутренних поверхностях или в конструкции стены; - наружные теплоизоляционные системы, выполненные с при- менением каменной ваты^не являются препятствием для существо- вавшего до изоляции так называемого дыхания стен. При этом величина теплопотерь уменьшается (минимизируется) до 10... 15 % по сравненЩо с 35....45 % до утепления и одновремен- но улучшается качество жилья, которое зачастую изначально не предназначено для проживания человека. Особенно это касается белорусской периферии - небольших по- селков сельского типа, застроенных панельными домами малой этажности. Все существующие системы наружного (внешнего) утепления (теплоизоляции) фасадов, используемые сегодня в Беларуси, услов- но можно разделить на два основных типа: 1) «штукатурные» технологии (их часто называют «мокрыми» системами) наружного утепления фасадов; 2) «сухие» системы с вентилируемым фасадом. Система теплоизоляции - это сменная одежда здания. Принципиальное отличие между этими системами состоит в том, что в первых используются «мокрые» процессы (утеплитель при- клеивается, и на его поверхности создаются штукатурные слои за- щитного (базового) и декоративного слоев). Наличие «мокрых» процессов требует обеспечения определенного температурного ре- жима (обычно не ниже +5 °С). Поэтому «штукатурные» технологии гораздо чаще применяются в теплое время года. Зимой их примене- ние требует возведения тепляков и дополнительных затрат на обог- рев или строителям приходится делать паузу на холодный период года. Это экономически невыгодно. 152 Также требуется защита применяемых материалов от воздействия прямых солнечных лучей и атмосферных осадков. Работы нельзя вы- полнять при сильном ветре и дожде. Организация работ осложняется наличием рабочих процессов, требующих непрерывности, а также на- личием операций, которые выполняются в ограниченный промежуток времени. Так, заделка сетки в клеящий состав армирующего слоя по немецкой технологии «Капатект» должна выполняться в течение 15.. .20 минут, что при армировании фасадов многоэтажных зданий на большом количестве ярусов весьма затруднительно и требует допол- нительного количества рабочих, увеличения общей площади настила лесов и повышения несущей способности стоек лесов. Непрерывные процессы, такие как создание отделочных штука- турных слоев, где могут соединяться только мокрые слои штука- турки («мокрый стык»), также требует применения по фасаду боль- шой площади средств подмащивания, которые, как правило, долж- ны устанавливаться по всему периметру здания. Применение локальных средств подмащивания в виде люлек или вышек здесь не рекомендуется. Развертывание работ на широком фронте с помощью лесов обычно воздействует на инфраструктуру го- родских районов (обостряется проблема охраны имущества жильцов и организаций) и должно быть ограничено по времени. Но при выполне- нии работ по утеплению в комплексе с капитальным ремонтом, когда эксплуатация объекта временно прекращается, метод явно предпочти- телен из-за его скорости и высокой производительности труда. «Сухие» системы вентилируемого фасада принципиально не со- держат «мокрых» процессов, и поэтому они с одинаковым успехом монтируются и летом и зимой. «Сухая» система предусматривает устройство каркаса, в кото- рый вставляются плиты теплоизоляции, и крепление отделочных панелей к этому каркасу поверх теплоизоляции. В основе «мокрых» или закрытых «штукатурных» технологий лежит применение наружной штукатурки, которая наносится по- верх слоя теплоизоляции и армируется стекло-, полимерной либо металлической сеткой. В Беларуси уже имеется опыт применения как «сухих», так и «мокрых» технологий наружного утепления зданий. Так в 1997 году в Минске был утеплен пятиэтажный жилой дом по проспекту Пуш- кина, 54 (см. рис. 4.1). 153 Рис. 4.1 При термореновации этого дома была использована композици- онная система немецкой фирмы Capatect (Капатект) , которая лю- безно предоставила свои материалы для работы. Проект был разра- ботан институтом НИПТИС, работы проводила фирма «Карие». Система, предложенная фирмой Capatect, относится к разряду «мокрых» технологий. Наиболее распространенным названием для «мокрых» техноло- гий (систем), применяемых в Беларуси, является термин «система термошуба» (рис. 4.2). Именно под таким названием предпрятие «Сармат» и институт НИПТИС предложили систему утепления на- ружных стен, основанную на применении плит жесткого или полу- жесткого утеплителя, приклеиваемых к фасаду и дополнительно фиксируемых анкерами и армирующей сеткой. По этой технологии фирмой «Сармат» было выполнено много объектов. Одним из пер- вых был утеплен жилой дом по ул. Матусевича, 11 в г. Минске. Ра- боты финансировались с поддержкой Европейского союза по про- грамме TACIS. Фирма «Сармат» с успехом применила эту систему (технологию) и на ряде других объектов в различных населенных пунктах Беларуси. Особенно был интересен опыт наружного утеп- ления вновь построенного 12-этажного жилого дома в Минске по 154 ул. Сторожевской и старого здания физического факультета БГУ (ул. Бобруйская - проспект Независимости). В системе теплоизоля- ции, примененной на этом и других объектах, использовались него- рючие плиты утеплителя на основе каменной ваты. Как правило, все утеплители, применяемые в республике, кроме пенополистирола, были импортного производства. Отечественная промышленность до 2005 года была не в состоянии освоить производство качественной теплоизоляции на основе минеральных волокон. В настоящее время предприятие «Гомельстройматериалы» выпускает каменную вату «Белтеп» на современном зарубежном оборудовании. Рис, 4.2. Материалы системы утепления «Термошуба» Технология «термошуба» широко применяется при санации объ- ектов в Чернобыльской зоне - тех самых двухэтажных панельных коробок, внутри которых в холодное время года образовывалась наледь на стенах, а сырость и плесень терзали жильцов круглого- дично. Несмотря на некоторые вынужденные отступления от тех- нологии (например, применение недостаточно толстых плит утеп- лителя), достигнутый эффект не остался незамеченным ни со сто- роны жильцов ни со стороны властей, буквально засыпавших зака- зами фирмы, осуществляющие теплоизоляцию. 4.1. Рациональные технологические и организационные решения при проведении работ по тепловой санации зданий Виды организации работ по утеплению зданий Подход к утеплению зданий, разработанный в НИПТИСе (Рес- публика Беларусь), основывается на разработке организационно- 155 технологических мероприятий по утеплению здания в целом и до- ведения его энергетических параметров до расчетных, определяе- мых проектом. При этом следует разрабатывать (закладывать в проект) ресур- сосберегающие технологии, применимые в стесненных условиях жилых микрорайонов городов, и методы работ, выполняемые без нарушения функционирования утепляемых объектов. Организация работ по утеплению и отделке фасадов зданий бы- вает трех видов: 1) утепление эксплуатируемых жилых и общественных зданий без выселения жильцов и с продолжением эксплуатации этих зданий; 2) утепление эксплуатируемых жилых и общественных зданий с выселением жильцов и прекращением эксплуатации этих зданий на время ремонта; 3) утепление строящихся зданий, чтобы энергетические характе- ристики соответствовали нормативным. Утепление эксплуатируемых жилых и общественных зданий без выселения жильцов. Обычно такие работы проводятся в устаревших жилых домах, выполненных из железобетонных крупных панелей, силикатных блоков, кирпича. Необходимо повысить термическое сопротивле- ние RT вышепречисленных ограждающих конструкций. Организация работ этого вида является наиболее сложной, но относительно дешевой и поэтому приемлемой. При этом возможно одновременно увеличивать площади квартир и за счет надстройки мансард образовывать новые дополнительные квартиры. При выполнении работ по утеплению устаревших жилых домов без выселения жильцов и с продолжением эксплуатации общественных зданий должны, как правило, учитываться требования, предъявляемые обычно к ремонтно-строительным работам. Особенностью является то, что для начала работ по утеплению требуется поставка всего необходи- мого материала и, естественно, наличие необходимого количества рабо- чих. В связи с этим возникает необходимость в создании приобъектных складов и подсобных помещений для нужд подрядной организации, что в стесненных условиях жилых микрорайонов не всегда возможно. По- этому следует избегать создания сверхнормативных запасов материалов на объекте. Рекомендуется выполнение работ методом «с колес», с раз- грузкой материалов в зону монтажа. В этом случае предусмагривется 156 лишь резервная складская площадка, что позволяет исключить устрой- ство приобъектного склада. Нормативные запасы материалов должны храниться на базах подрядной организации, причем при ведении работ на нескольких объектах рекомендуется планировать их доставку по оп- тимальному графику на основе решения транспортной задачи с увязкой выполнения процессов на объектах. При планировании движения бригад и звеньев следует стремить- ся к максимальной равномерности. При этом рекомендуется по возможности размещать рабочих и служащих подрядной организа- ции в заранее арендованных для этих целей квартирах в санируе- мом или близлежащих домах. Однако в этих помещениях ни в коем случае нельзя размещать склады, мастерские и т.п. Проблемы, возникающие при утеплении зданий без выселения жильцов. Проект, предусматривающий устройство систем утепления без прекращения эксплуатации здания, должен быть согласован с лица- ми, ответственными за эксплуатацию здания. В этом случае в рабо- чем проекте должны быть предусмотрены следующие подготови- тельные мероприятия: - проведение организационного собрания, на котором жильцы бу- дут ознакомлены с намеченными работами и сроками их выполнения; - обеспечение безопасного подхода к зданию, безопасного вхо- да и выхода из него путем устройства над входом в подъезд дере- вянного ограждающего козырька; - исключение проникновения жильцов в места проведения строительных работ путем выполнения ограждения опасных зон; - обеспечение для жильцов и рабочих раздельных путей эвакуации; - обеспечение защиты оконных проемов при проведении работ; - исключение попадания материалов в проходы и проезды; - обеспечение бесперебойного функционирования водо- и энер- госнабжения здания, а также объектов благоустройства; - обеспечение восстановления и ремонта используемых площа- дей и объектов после полного окончания работ. Особое значение имеет охрана имущества жильцов при постоян- но установленных конструкциях подмащивания вдоль фасада. Эти вопросы должны быть четко проработаны и согласованы с соответ- ствующими органами. Даже с учетом описанных выше мероприятий при интенсивном проведении работ не удается полностью избежать повреждения 157 малых форм и озеленения территории вокруг реконструируемых объ- ектов. Поэтому следует, насколько возможно, сократить сроки прове- дения работ. Для этого требуются тщательная разработка проектной документации, оптимальное математическое моделирование графиков производства работ на объектах и, конечно, четкое их выполнение. Частично эта проблема может быть снята при передаче строите- лям для утепления нескольких компактно расположенных объектов или целого микрорайона, что позволит организовывать работы строительной организации поточным методом. Организация строи- тельного городка для утепления целого микрорайона и для одно- временной ее реконструкуции даст возможность привлечь значи- тельные трудовые ресурсы, достаточно большой фронт работ при- ведет к минимализации затрат, значительно уменьшится время уте- пления каждого из объектов, локализуется воздействие на инфра- структуру микрорайонов. Наибольшую сложность здесь представляет планирование работ, что связано с согласованием доступа в эксплуатируемые и жилые помещения и их дополнительной охраной. На первое место выходит организационная работа среди лиц, эксплуатирующих помещение. Производитель работ должен начинать подготовительные меро- приятия задолго до начала работ. Должны быть организованы соб- рания, проведена индивидуальная работа среди жильцов и т.п. Ре- зультатом подготовки должен стать календарный план работ по ка- ждому из помещений, письменно согласованный с их хозяевами, о времени доступа для выполнения работ. Этот план должен быть увязан в сетевую модель утепления объекта в целом и сводного плана «санации» всех объектов микрорайона. Данная задача сложна сама по себе и будет еще более усложнена неизбежными объектив- ными срывами. В этих условиях подрядчик должен иметь достаточ- ное количество опытных инженерно-строительных работников, способных наладить оперативное управление производством и не- укоснительное выполнение запланированных сроков, чтобы избе- жать цепной реакции невыполнения. Реконструкцию можно выполнить за 2-3 месяца, пристраивая к жилому дому и надстраивая его легкими небетонными объемными элементами со слоистыми стенками полной заводской готовности либо применяя ячеистобетонные изделия для мансард и надстроек. 158 Утепление эксплуатируемых жилых и общественных зданий с выселением жильцов и прекращением эксплуатации этих зда- ний на время ремонта. Организация работ этого вида должна при- меняться при капитальном ремонте в комплексе с другими ре- монтно-строительными работами. Основным моментом здесь явля- ется взаимоувязка технологических процессов в соответствии с со- вместимостью технологий и сроков выполнения работ. Утепление строящихся зданий, чтобы их энергетические ха- рактеристики соответствовали нормативам. Выполнение работ по утеплению конструкций здания совмещается с основными строи- тельными работами. Организационные мероприятия данного вида должны произво- диться исходя из условий включения работ по санации в общий план строительства. При этом надо стремиться сохранить срок строительства объекта и в то же время избежать создания пиковых ситуаций в графиках движения рабочей силы и поставке материалов на объект. По возможности календарный план должен быть опти- мизирован таким образом, чтобы при организации утепления зда- ния расходы и сроки строительства изменились незначительно, что должно достигаться параллельным методом выполнения различных циклов работ. 4.2. Системы утепления (тепловой санации) фасадов стен (ограждающих конструкций) По материалу и конструкциям основная масса стен эксплуати- руемых зданий подразделяется: • на кирпичные. Толщина стен в кирпичных домах в основном 51, реже 64 см. Коэффициент теплопередачи к составляет около 1,0 Вт/(м2 • К): 1 , к — ; RT = 1,0(м • К)/Вт - сопротивление теплопередаче; RT • блочные; 159 • крупнопанельные. Коэффициент тепловой проводимости стен полносборных крупнопанельных зданий в зависимости от конструк- ции панели и года строительства составляет от 0,65 до 1,0 Вт/(м2 • К) или£ т = 1,5... 1,0 (м2 • К)/Вт; • монолитные. Конструктивно-технологические решения утепления наруж- ных стен существующих зданий разделяются на 5 групп. 1. Фасадные системы с послойной защитой утеплителя. Облицовка (утепление) фасадов плитами утеплителя с после- дующим оштукатуриванием с применением полимерной армирую- щей сетки («термошуба» = «термокожа»)*. Этот метод во многих странах чаще всего применяется из-за не- ограниченных архитектурно-декоративных возможностей отделоч- ных слоев. Существует большое количество проработанных вари- антов этих систем, отличающихся друг от друга как материалом утеплителя, так и типами защитных слоев. В Беларуси нашли применение следующие «штукатурные» сис- темы теплоизоляции: • легкие тонкослойные «штукатурные» системы утепления (ЛШС). В легких тонкослойных штукатурных системах утепления несущие для системы функции выполняют плиты утегшителя, за- крепляемые на подоснове (стене) с помощью клея и анкерных уст- ройств, а суммарная толщина армирующего и декоративно- защитных слоев не превышает, как правило, 15 мм (рис. 4.3); • тяжелые штукатурные системы (ТШС). В тяжелых шту- катурных системах несущие для системы функции выполняют ар- мирующая сетка (как правило, металлическая оцинкованная) и свя- зи, в качестве которых используются дюбели-анкеры с двумя шай- бами (в системах с горизонтальными связями) или специальные ан- керные устройства с прижимными пластинами (в системах с на- клонными связями). Толщина декоративно-защитных слоев в тяже- лых штукатурных системах может достигать 50 мм. Отсутствует клеевой слой. Работа выполняется при температуре +5...+25 °С, * Пособие П1-99 к СНиП 3.03 .01-87. Проектирование и устройство тепло- вой изоляции наружных стен методом «термошуба». Пособие П З - 2 0 0 0 к СНиП 3.03.01-87. Проектирование и устройство теп- ловой изоляции ограждающих конструкций жилых зданий. 160 Рис. 4.3. Крепление изоляционного материала к наружной стене с помощью специальных анкеров и клеящего раствора: 1 - кирпичная стена; 2 - клеящий раствор; 3 - изоляционный материал (пенополистирольный пенопласт или каменная вата); 4 - армирующая сетка; 5 - основной штукатурный слой; б - отделочный слой И в легких, и в тяжелых штукатурных системах армирующий и декоративно-защитный слои располагаются непосредственно на утеплителе. Их называют также закрытыми. Из систем, нашедших применение в республике, следует отме- тить «мокрую» систему «Саратест-100» (Капатект) немецкой фир- мы «Лакуфа», польскую систему «Сармат», немецкую систему «Texcolor» и отечественную систему «Радекс» (плиты PAROC). «Texcolor». «Genta-Knauf» и система DRYVIT SYSTEMS USA (Europe) имеют сертификат качества ISO 9001. При этом следует отметить, что наиболее комплексно проработанной из них является система «Капатект», которая включает в себя целый ряд техноло- гий, предназначенных для утепления всех видов ограждающих кон- струкций, выполняемых на высоком архитектурно-техническом уровне. Однако из-за высоких таможенных сборов применение дан- ной системы для массового утепления, непомерно дорого. В на- стоящее время, видимо, наиболее оправданно использование и раз- витие технологий утепления, разработанных в Республике Бела- русь. Такой системой является «Радекс». Материалы разработаны институтом БелНИИС, технология - институтом НИПТИС и фирмой 161 «Радекс». Практически все компоненты этой системы выпускаются на предприятиях Беларуси и имеют приемлемую стоимость. Следу- ет также отметить, что проектная документация разрабатывается на основе теплотехнических расчетов, выполняемых для здания в це- лом, что делает предсказуемым экономический эффект, получае- мый в результате утепления. Еще есть система ПСЛ. Технологически все эти «закрытые» штукатурные системы выпол- няются сходным образом и включают в себя следующие процессы: • тщательная подготовка фасада (наружной стороны стены) специ- альными очищающими, грунтовочными и штукатурными составами; • наклейка к стене раствором (смесью специального клея и це- мента) минераловатных или пенополистирольных (ПСБ-С-25) плит утеплителя толщиной не менее 120 мм и дополнительное крепление дюбель-анкерами (дюбелирование). Дверные, оконные и балконные проёмы оконтуриваются него- рючим утеплителем (минеральная или каменная вата) той же тол- щины. Из того же негорючего материала выполняются противопо- жарные рассечки пенополистирола. Затем на поверхности утепли- теля в два приема выполняется защитный базовый слой (обычно толщиной 3...5 мм), который для прочности армируется стеклосет- кой и выполняет функции зашиты от ветровой нагрузки, воздейст- вия влаги, ультрафиолета и т.п. Поверх базового слоя после грунтования наносится так называе мый финишный слой (декоративно-защитный отделочный), который несет чисто декоративные функции. В некоторых «штукатурных» системах финишный слой заранее окрашен, в некоторых - окрашива- ется после нанесения. Фактура финишного слоя бывает самой разно- образной - с рисунком, крупнозернистой, мелкозернистой и т.д. Следует отметить необходимость тщательного выполнения при- мыканий системы к различным проемам, поскольку фактически стоит задача герметизации утеплителя. Одновременно должно вы- полняться условие обеспечения паропроницания системы для паров воды, движущихся из теплых помещений через поры стен наружу в холодное время года. Если водяной пар не будет удаляться из сис- темы, то произойдет конденсация влаги в утеплителе и р а з р у ш е н и е утеплителя и внешних покрытий. 162 Паропроницаемость системы обеспечивается специальными мате- риалами для базового и финишного слоев. Эти покрытия бывают син- тетическими (на акриловой основе) и цементно-песчаными. Первые более прочны, хорошо смотрятся, но хуже пропускают пары воды. По- этому для помещений с повышенной влажностью их применение не- желательно и здесь используют цементно-песчаные покрытия. Паропроницаемость изоляционной системы должна быть примерно в пять раз больше паропроницаемости изолируемого ограждения. Особенностью этой системы (ЛШС) является предъявление же- стких требований к совместимости применяемых материалов друг с другом исходя из условий гидрофобности, адгезии и работе как единой системе. Натурные обследования зданий (Калинина Л.С., Протасевич A.M., БГПА, 2000 год), наружные стены которых были теплоизолированы по системе «Термошуба», показали, что в результате ее нанесения повышается сопротивление теплопередаче наружных стен, но при этом измененяется микроклимат помещений. Мнение, что для дос- тижения ожидаемого эффекта достаточно применить утеплитель импортного производства с низкой теплопроводностью, является ошибочным. Обследования показали, что: а) имеются факторы, снижающие эффективность данной систе- мы наружной теплоизоляции зданий; б) в отдельных неблагоприятных случаях устройство термошубы не улучшает микроклимат помещений, а способствует существен- ному повышению относительной влажности воздуха и увлажнению конструкций; в) вопрос о долговечности термошубы остается открытым. Теплоизоляцию фасадов зданий следует выполнять в комплексе с другими энергосберегающими мероприятиями, необходимость про- ведения которых устанавливается индивидуально для каждого зда- ния. Такие мероприятия, как ремонт или переоборудование «тепло- го» чердака, регулирование подачи теплоносителя, отопление лест- ничных клеток или теплоизоляция внутренних стен, выходящих на лестничную клетку, должны быть проведены предварительно или одновременно с теплоизоляцией стен. Проведенные исследования показали также, что под влиянием эксплуатационных факторов из- меняются теплофизические характеристики теплоизоляционных Материалов. Так, теплопроводность пенополистирола с р0= 15 кг/м3 163 повысились с А, = 0,037 Вт/(м °С) (в сухом состоянии) до 0,045 Вт/(м-°С); теплопроводность каменной ваты (р0 = 200 кг/м3) - с 0,039 Вт/(м-°С) до 0,046 Вт/(м °С). Влажная каменная вата (W= 7 %) имела теплопро- водность X = 0,058 Вт/(м °С). Вопросам тепловой реабилитации ограждающих конструкций эксплуатируемых жилых и общественных зданий в Республике Бе- ларусь уделяется большое внимание. В стране разработан и введен в действие целый ряд нормативных документов по проектированию и устройству тепловой изоляции наружных стен зданий методом «т'ермошуба». За последние годы по системе «термошуба» во многих городах Республики Беларусь выполнены работы по теплоизоляции стен более чем 200 объектов - жилых домов и общественных зданий. Однако, как показывает практика, качественное выполнение всех технологических процессов по устройству «термошубы» в состоя- нии обеспечить только специально подготовленные высококвали- фицированные рабочие и инженерно-технический персонал. Следует отметить, что предлагаемая технология производства работ по устройству «термошубы» предусматривает в основном ручные операции при выполнении практически всех строительных процессов (подготовка фасадов здания, а также стен и их поверхно- стей; крепление плит утеплителя; устройство защитного покрытия и др.), а это приводит к увеличению трудозатрат до 5 чел - ч на 1 м устраиваемой тепловой изоляции, т.е. это достаточно сложный тех- нологический процесс. Практика показывает, что относительно невысокие прочностные характеристики поверхности «термошубы» требуют дополнитель- ных мероприятий по исключению возможностей механического повреждения тепловой изоляции стен. Установленный норматив- ными документами гарантийный срок эксплуатации «термошубы» должен быть не менее трех лет, что, видимо, недостаточно для ка- питальных зданий. Согласно имеющейся информации из Республики Польша в здани- ях, доутепленньгх по методу «термошуба» (соединение п е н о п о л и с т и - рольных плит утеплителя на клею с поверхностью стеньг), при их экс- плуатации свыше 18 лет на внутренних поверхностях стен п о я в и л а с ь грибковая плесень, избавиться от которой практически невозможно. 164 2. Тяжелая (толстослойная) штукатурная система утепления «Мокрый процесс». Эта система применяется для утепления фаса- дов с оштукатуриванием по металлической оцинкованной прямо- угольной сетке (ТШС), Утеплитель в этой системе постоянно находится в сжатом со- стоянии. Толщина штукатурки - 25.. .30 мм, может быть до 50 мм (2 или 3 слоя). Это большая масса: 30...40 кг/м2. Но вся эта масса (сетка и штукатурка) крепится непосредственно к стене (т.е. к основе) через подвижные шарнирные анкеры или кронштейны, а не к утеплителю. Большая толщина штукатурки позволяет: - компенсировать малые неровности, шероховатости, локаль- ные повреждения стен; - разнообразить архитектурную выразительность фасадов, - применять полужесткие, а также менее прочные теплоизоля- ционные плиты. Система применяется в новом строительстве, при реконструкции. Белорусский вариант ТШС - система «ТЗСК» (тепловая защита строительных конструкций), «Стройкомплекс» ОАО и «Радекс». Система пригодна для любого объекта с высотой до 22 м, при- меняются металлическая сетка на дюбелях, цементно-песчаная штукатурка, h = 25 мм. По сравнению с применяемыми в Беларуси аналогичными системами теплозащиты ТЗСК имеет следующие преимущества: - не требует тщательной подготовки фасадов зданий и сложных клеевых технологий; - применяются материалы белорусских изготовителей; - меньшие требования к квалификации рабочих. Основной недостаток - недостаточная изученность «поведения» данной системы в отечественных условиях, а также то, что ее приме- нение имеет сезонный характер, поскольку включает мокрые процес- сы, которые могут проводиться при температуре не ниже +5 °С. 3. Система утепления на основе комплексных материалов или комплексные системы утепления. Облицовка фасадов па- нелями утеплителя с готовым декоративно-защитным слоем. Суть этих систем сводится к следующему - утеплитель и декора- тивно-защитный слой предварительно склеиваются в единый 165 «пирог», монтаж которого проводится блоками. Толщина декора- тивно-защитного слоя зависит от противопожарных требований, предъявляемых к зданию, и не должна превышать 50 мм. Крепление двухслойных блоков к стене должно быть выполнено при помощи клея, каркаса или специальных прижимных анкерных устройств и связей. При использовании блоков с тяжелым декоративно-защитным слоем передачу' нагрузки на стену организуют поэтажно. Блок сле- дует укладывать на кладочном растворе с креплением к стене с по- мощью анкерных связей («шпор») в каждом ряду. Металлические связи изготавливают из арматурной проволоки диаметром 4 мм классов Вр-1, В-1 иВ-10. Металлические элементы должны быть защищены от коррозии в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11. В настоящее время потребителю доступны блоки «Теплоэффект-2» (разработчик - «Минскпроект»), состоящие из пенополистирола и легкого бетона толщиной до 5 см. Применение этой системы огра- ничивается зданиями, для которых достаточен небольшой слой уте- плителя. Еще один отечественный вариант данной системы - «Изофасад» (разработчик НИПТИС). Теплоизоляционные плиты изготавлива- ются следующим образом: на поддон выкладывается керамическая плитка, в швы засыпается песок, поверху напыляется полиуретан либо полистирол, который затем вспенивается. При вспенивании плитки склеиваются. К фасаду плиты крепятся анкерами. В настоя- щий момент документация на эту систему полностью разработана, однако производство плит «Изофасад» пока не освоено. Оптималь- ное применение данных плит, учитывая использование в их произ- водстве горючих материалов, - малоэтажное строительство, в том числе коттеджное, где нет пожарных ограничений. Система позволяет упростить работы непосредственно на объек- те, исключить «мокрые» и непрерывные процессы, однако отлича- ется более сложной системой крепления и соответственно более высокой стоимостью. Наиболее полно метод разработан в системе «Капатект» фирмы «Лакуфа». 166 4. Система с вентилируемым фасадом. Система утепления с облицовкой «на относе» - «сухой» метод. Суть метода. Вентилируемый фасад представляет собой конст- рукцию, состоящую из облицовочного фасадного экрана (плит или листовых материалов), утеплителя и подоблицовочной конструк- ции, которая крепится к стене таким образом, чтобы между облицо- вочным экраном и утеплителем оставался воздушный промежуток не более 40 мм. Общим для этой системы является то, что утеплитель крепится к стене механическим способом (дюбелями), а применяемая жесткая облицовка устраивается на специальном каркасе с образованием зазора между мягкой плитой утеплителя и облицовкой (рис. 4.4). Вентилируемая воздушной прослойка Защитно- декоративный экран Несущий метолический каркас Заизолированная стена Уге/ш1Ъ\ь P A R O C W A S 35 Дюбель,.,. Рис. 4 .4 . П р и н ц и п у с т р о й с т в а с и с т е м ы в е н - С и - А с в е н т и л и р у е м ы м ф а с а д о м Воздушный зазор в вентилируемом фасаде работает по принци- пу действия «вытяжной трубы»: из стены (при этом необходимо исключить атмосферное воздействие на стену) и утеплителя «выса- сывается» влага, которая удаляется наружу посредством движения воздуха в прослойке снизу вверх. Благодаря этому конструкция ос- тается сухой, сохраняя свои теплоизоляционные свойства. 167 Преимущества. Вентилируемый фасад дает возможность компен- сировать термические деформации несущей стены и предотвратить разрушение фасада, существенно повысить звукоизоляцию здания. Монтаж вентилируемый фасада может проводиться в любое время года (исключены «мокрые» процессы), при этом не требуется предвари- тельного выравнивания несущей стены. В качестве утеплителя может применяться помимо импортной и отечественная минеральная вата. Вентилируемый фасад - единственная система, позволяющая применять практически любые современные фасадные материалы (панели из камня, стекла и других материалов, виниловый сайдинг, металлические профилированные листы и т.д.), благодаря которым фасад служит до 25...50 лет, в зависимости от применяемых мате- риалов. Кроме того, фасад приобретает высокую ремонтопригод- ность: панели облицовки легко меняются. Применение вентилируемых систем утепления зданий началось сравнительно недавно. Однако эта подотрасль стройиндустрии разви- вается во всем мире очень высокими темпами, а сами вентилируемые системы утепления находят все более широкое применение как при ремонте и реконструкции существующих зданий, так и при строитель- стве новых зданий. В основном вентилируемые фасады используются в общественных, административных зданиях (в том числе в банках, офисах и т.п.), а также при реконструкции жилых домов, играющих градостроительную роль, т.е. к которым предъявляются повышенные требования с точки зрения эстетических качеств и долговечности. Для устройства вентилируемых фасадов в зарубежных странах достаточно широко применяют облицовочные плиты и панели из природных и искусственных материалов, металла, пластика и др. Для вентилируемых фасадов, в частности, можно применять сле- дующие материалы: панель «Магтогос», изготовленную из мраморной крошки и цемента; сайдинг металлопластиковый, изготовленный из металлопласта (сталь оцинкованная с полимерным покрытием толщиной 0,4-0,55 мм); сайдинг ПВХ (поливинилхлоридный); сайдинг алюминиевый; алюминиевые панели, которые могут быть практически любого цвета и различной криволинейной формы; керамика — различные варианты цветов и фактуры в морозо-, ат- мосферо- и пожаростойком исполнении; 168 фибровый бетон или натуральный камень (гранит, мрамор); многослойные прессованные под высоким давлением компози- ц и о н н ы е листы, платинированные алюминиевые листы; фанера, цементни-песчаные, цементно-стружечные плиты; стеклофибробетон, декоративное стекло. Научно-исследовательский проектно-технологический институт стройиндустрии (НИПТИС) Республики Беларусь разработал вари- ант с мелкоштучной бетонной плиткой. Все компоненты этой сис- темы выпускаются на территории Беларуси. Многообразие цветовых и текстурных решений при выборе фа- садного экрана позволяет существенно преобразить внешний вид здания, сделать его облик современным и стильным. С учетом этого в Финляндии и Швеции вентилируемые системы уте- пления в настоящее время используются более чем на половине объектов гражданского назначения. В Республике Беларусь они всё чаще начина- ют применяться при строительстве, реконструкции и ремонте зданий. Важной функцией навесного экрана является формирование вентили- руемой зоны, которая играет важнейшую роль в системе теплоизоляци- онных функций здания. Вентиляция предохраняет всю несущую конст- рукцию от внешних температурных колебаний в течение суток и отводит водяные пары и газы, выделяемые в процессе эксплуатации зданий. Жилые помещения и ограждающие конструкции «дышат», т.к. есть беспрепятственная диффузия водяного пара. «Точка росы» перемещается во внешний слой теплоизоляции, что исключает увлажнение внутренней поверхности стены и созда- ет благоприятный микроклимат в помещении. Увеличивается срок эксплуатации здания, т.к. исключаются циклическая замораживае- мость и оттаиваемость стены. Длительное время сохраняется пре- красный внешний вид здания. Предоставляется широкое поле для архитектурного творчества. В случае применения металлических каркасов обеспечивается долговечность стеновых конструкций. Отсутствие клеевых соединений позволяет избегать особенно тща- тельной подготовки поверхностного фасада и делает срок службы уте- пляющей композиции сопоставимым со сроком службы здания. Следует отметить, что в ряде случаев из-за особенностей декора- тивной отделки поверхностного фасада или на фасадах сложной формы данный метод может оказаться единственно применимым. 169 Максимально дешевый вариант этой системы с минимальным^ потерями качества - это обычный деревянный каркас с регулиров- кой вентиляционного зазора из фиксированных по толщине дере- вянных брусков, а в качестве облицовки используют сайдинг (пла- стиковый или деревянный). В среднем цена по рынку может составить от 100 долларов за 1 м2, хотя есть и более дешевые решения. Стоимость облицовочных материалов может быть весьма высо- кой. С организационно-технологической точки зрения в этом мето- де привлекают следующие моменты; - доступность применяемых материалов (мягкая дешевая изо- ляция); - возможность организации поточных методов производства работ; - не требуется отселение жильцов; - утеплять можно с вышек, люлек; - не надо огораживать большие площади; - не надо создавать большие приобъектные склады, т.е. мини- мальное воздействие на инфраструктуру района; - максимальное уменьшение накладных и прочих расходов, т.е. относительно низкая стоимость. Примеры утепленных зданий в г. Минске: Бизнес-центр по Мос- ковскому шоссе, McDonalds на Привокзальной площади, автоза- правка на перекрестке ул. Брилевской и Аэродромной, жилые дома в Могилевской области. Недостатки. Основной недостаток слабая изученность приме- нения вентиляционных фасадов в реальных условиях эксплуатации в Беларуси. Нет ни достаточной научно-испытательной базы, ни нормативно-технических документов. Некоторые эксперты, в част- ности, указывают на опасность обрушения такого рода конструкций в зимних условиях из-за намерзания льда с внутренней стороны об- лицовки (при расчете прочности конструкции об этом почему-то забывают). Другой нюанс - при использовании минераловатных материалов низкой плотности их необходимо защищать специаль- ными ветрозащитными материалами (что удорожает систему). Что касается стоимости вентиляционного фасада, то при исполь- зовании современных облицовочных материалов она может в несколько раз превышать стоимость утепления легким или т я ж е л ы м штукатурным методом. 170 5. Монолитная система утепления, нанесенная способом тор- кретирования (напыления, набрызга). Имеется нормативный до- кумент РСН 74-92 «Устройство полистиролбетонной изоляции ог- раждающих конструкций зданий методом торкретирования». Метод «Пралеска-ПСБ» (рис. 4.5). Рис. 4.5. Метод «Пралеска-ПСБ»: / - утепляемая поверхность; 2 - полистиролбетон; 3 - выравнивающий слой «Пра- леска ССМ 30»Н, ПМ1 СС; 4 - защитно-армируемый слой «Пралеска ССМ 85» КС с армирующим материалом - стеклосетка ССШ 160; 5 - дюбель-анкер; о - защитно-отделочный слой «Пралеска ССМЗб» Н, ПМ1 СС/ Данный метод предусматривает: 1) крепление металлических сеток или каркасов на фасаде здания; 2) последующее нанесение монолитного полистиролбетона (т.е. смеси пенополистирола и цемента), выдерживание его до набора проектной прочности и нанесение защитного штукатурного покры- тия. Наиболее целесообразно применять этот метод при толщине утеплителя до 120 мм, т.к. в этом случае нет необходимости в ис- пользовании сварных каркасов и опалубки. При большей толщине утеплителя устанавливается опалубка и резко возрастает трудоем- кость работ, а следовательно, и стоимость. Поверхность полистиролбетона выравнивается с применением штукатурной смеси. Далее для предотвращения трещинообразова- ния при воздействии деформационных нагрузок в процессе экс- плуатации здания по выровненной поверхности выполняется за- Щитно-армируемый слой с механическим креплением армирующего 171 материала (стеклоеетка ССШ160) с применением клеящего состава и дюбель-анкеров с металлическими сердечниками. После этого поверхность защищается слоем защитно-отделочной штукатурки. Данная технология должна развиваться в направлении применения более эффективных монолитных утеплителей. Сегодня НИПТИС со- вместно с НИИСМ активно ведет исследования по возможности при- менения в качестве монолитного утеплителя вспененного полиуретана. Характеристики полученного материала позволяют говорить о воз- можном дальнейшем развитии данного метода на территории Респуб- лики Беларусь. Об эффективности технологии можно будет говорить по завершении исследований, разработки карт процессов, средств ме- ханизации и организации рабочих циклов. Некоторое время в Беларуси монолитная система активно при- менялась, однако с недавних пор была вытеснена с рынка легкими штукатурными системами (ЛШС). Специалисты объясняют это невозможностью обеспечить равномерное нанесение компонентов раствора на стену (из пушки летит либо цемент, либо полистирол) и рядом прочих мелких недостатков. Разделение систем утепления в зависимости от типов и особен- ностей зданий вытекает из простых логических рассуждений. Давно известно, что количество влаги, попадающей на фасад в районе па- рапета, карниза, цоколя, в несколько раз превышает показатели во- донасыщения в центре любого другого участка стены, но этот факт до сих пор оставался не учтенным в технологиях отделки фасадов. Последние исследования ученых показывают, что вихревые потоки, а значит, и нагрузка на наружные слои систем утепления выше 10... 12 эта- жей возрастают на порядок, однако и этот факт до сих пор не находил отражения в предлагаемых на рынке системах утепления. И, наконец, любой опытный конструктор согласится, что подходы к утеплению блочной «хрущевки», монолитного 16-этажного жилого дома и панельного административного здания должны быть разные. Каждом}' из вышеперечисленных типов домов присущ определенный набор кон- структивных и архитектурных особенностей. Поэтому и к выбору систем утепления этих домов необходимо подходить дифференцированно. Монолитная система утепления применяется для устройства тре- щиностойкого покрытия фасадов зданий, выполненных из полисти- ролбетона, нанесенного на стены методом торкретирования, а т а к ж е декоративного оформления фасадов зданий. 172 4.2.1. Системы утепления фасадной стены здания с внутренней стороны ограждающей конструкции (внутренняя теплоизоляция) Суть метода. Утеплитель (минеральная вата, пенополистирол) крепится непосредственно к стене с внутренней стороны, далее на- носится защитно-отделочный (штукатурка) либо монтируется об- лицовочный слой (гипсокартон, дерево и др.). Преимущества. В ряде случаев данный метод утепления может быть единственно возможным, особенно в тех случаях, когда нельзя менять внешний облик здания (например, имеющего историческую ценность). Во-вторых, производство работ по устройству теплоза- щиты может производиться в любое время года; при этом в отличие от систем наружного утепления не требуются средства подмащива- ния (леса, подъемники). Потери тепла частично уменьшаются. Недостатки. К данному способу следует относиться с большой осторожностью по следующим причинам теплофизического харак- тера. Вследствие разности парциальных давлений водяного пара с наружной и внутренней стороны в зимний период парообразная влага движется через ограждающую конструкцию наружу. Если на своем пути эта влага после прохождения через паропроницаемые слои теплоизоляции наталкивается на более плотные слои, то воз- можно накопление влаги в теплоизоляционном слое с последую- щим ухудшением его теплоизоляционных свойств и возможным появлением грибка на внутренней поверхности стен. Кроме того, основная часть стены после такой реконструкции будет работать в менее выгодных температурных условиях. Чтобы избежать такого явления, необходимо устройство надежного пароизоляционного слоя на внутренней поверхности ограждающей конструкции, что сделать очень трудно. Возможность промерзания стен остается. Другой недостаток связан с тем, что перегородки и перекрытия, жестко связанные с несущей стеной и обычно не имеющие отсе- кающих теплоизолирующих вкладышей, образуют по каркасу зда- ния многочисленные тепловые мостики, через которые из здания Уходит тепло. И, наконец, утепление изнутри существенно умень- шает площадь помещения из-за увеличения толщины стены. Область применения. Из-за указанных недостатков этот метод Утепления в Беларуси практически не применяется. 173 Метод внутреннего утепления применяется в тех случаях, когда невозможно или нежелательно выводить теплоизоляцию на фасад. Это относится: - к фасадам зданий, представляющих архитектурную и истори- ческую ценность; - фасадам, которые не могут нести дополнительную нагрузку от теплоизоляции по конструктивным соображениям; - к ограждающим конструкциям помещений, к которым нет доступа снаружи (например, помещений, расположенных в цоколь- ных этажах). Одним из важнейших преимуществ системы внутреннего утеп- ления является то, что помещения быстро прогреваются и надолго сохраняют тепло (как в бане), но ограждающая конструкция не мо- жет его аккумулировать. Утепление стен изнутри осуществляется: плитным утеплителем; теплоизоляционной штукатуркой; напылением утеплителя. Для внутреннего утепления помещений с повышенным уровнем влажности (ванных комнат, кухонь, санузлов) может использовать- ся экструзионный пенополистирол «Пеноплэкс». Лицевая отделка ППС плит может выполняться при помощи раз- личных материалов: - штукатурок; - гипсокартона; - деревянных панелей и т.д. Этот материал создает гладкую ровную подоснову для керами- ческой плитки. Плитка крепится клеем. Применение пеноплэкса (экструдированного ППС) в помещени- ях с повышенным уровнем влажности позволяет избежать образо- вания конденсата на стенах. 4.2.2. Методы утепления покрытий Существует несколько способов утепления покрытий зданий: 1. Утепление покрытия иеэксплуатируемого чердака, т.е. чер- дачного перекрытия над последним этажом (рис. 4.6). 174 Вытяжная Рис. 4.6. Утепление покрытия в вентилируемом чердаке: 1 - неутепляемая стропильная кровля; 2 - при необходимости настил из досок; 3 - ROCKVIN, SUPERROCK - жесткая каменная вата; 4 - перекрытие над последним этажом (массивное) Проще всего утеплять покрытия зданий, имеющих неотапливае- мые чердачные помещения. Утеплитель может быть уложен на су- ществующий или последний заменен более эффективным. Выбор метода осуществляется после тщательного обследования существующего чердачного перекрытия. Должна быть определена несущая способность плит, проверены прочность и допустимые прогибы при дополнительной нагрузке. Важное значение имеет состояние слоя пароизоляции под утеп- лителем, в случае повреждения она (парозоляция) должна быть за- менена. Состояние пароизоляции можно косвенно определить по влажности существующего утеплителя и в случае его переувлажне- ния пароизоляцию следует заменить. В качестве дополнительного утеплителя здесь могут применяться дешевые засыпные утеплители (в случае достаточной несущей способности плит), жесткие мине- раловатные утеплители типа «Isover» или плиты «пеноплэкс». Не допускается компактного хранения расходуемого материала на перекрытии. Подъем сыпучих и плитных материалов рекоменду- ется осуществлять с помощью подъемников, плитные материалы Допускается подавать лебедками. Для опускания старых материалов следует использовать подъемники или специальные желоба. 175 Способы дополнительного утепления кровли Дополнительное утепления применяется па плоских кровлях до- мов массовых серий. Есть две системы тепловой санации кровель: со снятием старого тепло- и гидроизоляционного слоев или с их сохранением. Если несущая способность покрытия достаточна, то дополни- тельный утеплитель укладывается на существующий кровельный ковер. Работы выполняют обычными методами и средствами механиза- ции. В качестве плит утеплителя рекомендуются жесткие минера- ловатные плиты. С помощью минераловатных жестких плит можно просушить практически любую крышу или кровлю. Через отверстия в старой кровле с помощью дефлектора (флюгарок) посредством вентиляции происходит выход влаги из теплоизоляционно- го массива. В течение теплого периода удается просушить всю кровлю. Если кровля буквально перенасыщена влагой, имеет смысл при- менять теплоизоляционные плиты с вентиляционными пазами на внутренней стороне, т.к. они еще эффективнее удаляют влагу. Влажный воздух движется по пазам и каналам из-за разницы давлений, создающихся при нагреве вентилируемых участков. Скорость движения воздуха в пазах очень мала (0,04.. .0,15 м/с), при этом теплопотери у плит с пазами на 5 % выше, чем у плит без пазов. Далее по теплоизоляционному слою необходимо создать гидро- изоляционный ковер (слой), обладающий высокой механической прочностью. Оптимальными здесь являются битумно-полимерные кровель- ные покрытия на негниющей основе. Это различные типы наплав- ляемых рулонных материалов («Бипол», «Изоэласт» и др.) с приме- нением СБС (стирол-бутадиен-стирола) или АПП (атактического полипропилена). Выполняется двухслойное или однослойное по- крытие кровли. Горелки открытого пламени для приклеивания недопустимы Работы рекомендуется производить специальными инфракрас- ными нагревателями. Метод наплавления самый чистый, т.к. не требует разогрева битума, вызывающего загрязнение а т м о с ф е р ы воздуха в городах и большие расходы топлива. 176 Выполняются также работы по замене утепляющего слоя кровли (нормативный коэффициент сопротивления теплопередаче R = 3,0 (м2 • °С/Вт) с устройством новой пароизоляции и нового двухслойного гидроизоляционного ковра, уложенного по асфальто- бетонной или цементной стяжке, В случае снятия утепления старой кровли нижним слоем кровли обычно является специальная пароизоляционная прослойка, укла- дываемая на несущую конструкцию. Эта прослойка выполняется из полиэтиленовой пленки, битумного ковра или алюминиевой фольги, двух слоев мастики «Аутокрин- Эласт» с промежуточным армированием стеклотканью ТСР-120-А. Несущая конструкция и пароизоляционная прослойка должны создавать препятствие проникновению паров из воздуха при пони- жении его температуры. Эта прослойка не дает образовавшемуся конденсату переходить из несущей конструкции в утеплитель и обратно. На пароизоляционную прослойку укладывается основной слой - теплоизоляционный. Этот слой может состоять из одного или двух подслоев из минераловатных плит. Нормативный коэффициент сопротивления теплопередаче дол- жен быть более 3,0 (м2 • °С)/Вт. На теплоизоляцию укладывается 2-слойный гидроизоляционный ковер по асфальтобетонной или це- ментной стяжке. По ковру выполняется противопожарный защит- ный слой гравия, втопленный в мастику. 4.2.3. Методы утепления здания ниже нулевой отметки Обычно применяется утепление наружной стороны цоколя и стен фундамента. Утепление наружной стороны цоколя выполняется на глубину про- мерзания, чаще до фундаментной плиты. Наиболее полно метод разрабо- тан фирмой «Лакуфа» в системе «Капатект». Технология предусматрива- ет создание утепляющего, гидроизоляционного и декоративного слоев. Система применима в случае: а) небольшого периметра здания; б) свободного доступа к нему; в) отсутствия грунтовых вод, т.к. водоотвод приведет к удоро- жанию работ. 177 Решение утеплять цоколь этим методом должно быть обоснова- но экономическим расчетом. Чаще этот метод используется в слу- чае отапливаемых цокольных этажей или когда другие способы не- приемлемы. Стены фундамента зданий тоже должны участвовать в энерго- сбережении и обеспечивать длительную сохранность зданий. Строители должны выполнить теплоизоляцию, дренаж и меха- ническую защиту наружных стен подвальных помещений. В идеале это должно быть предусмотрено на стадии проектирования. При отсутствии теплоизоляции по периметру фундамента до 20 % всех теплопотерь приходится на зону отапливаемого подвала (рис. 4.7). Рис. 4.7. Потери тепла через подвал Подвальные отапливаемые помещения в настоящее время могут использоваться в качестве: - комнат для гостей; - залов для приемов; - помещений для любительских занятий или мастерских; - в цоколе могут быть сауна, бассейн. Следует иметь в виду, что комфортный микроклимат достигает- ся без потерь энергии только при условии, что все соприкасающиеся с землей элементы здания будут теплоизолированы. 178 СНБ 2.04.01.97 «Строительная теплотехника» требует преду- сматривать утепление помещений, примыкающих к грунту. Наиболее выигрышна сплошная наружная теплоизоляция подва- ла (теплоизоляция периметра) - т.е. его элементы (стены и пол), которые находятся в соприкосновении с грунтом. Укладка теплоизоляции снаружи от гидроизоляции дополни- тельно защищает ее и элементы сооружения от механических и тер- мических воздействий. Если наряду с теплоизоляцией требуется дренаж грунта вокруг здания, то одним из возможных решений может быть применение нетканых геотекстилей на основе бесконечного полипропиленового волокна «Тураг» производства фирмы «Du Pont» (США). Для теплоизоляции периметра лучше всего подходит специаль- ный экструдированный зеленый ППС (пенополистирол) (торговая марка «Styrodur» производства фирмы BASF AG), отличающийся однородной и полностью замкнутой структурой ячеек. Можно так- же применить Стайрофоум АйБи. Эти материалы особенно выгодно использовать для зоны пери- метра, где элементы здания вследствие контакта с грунтом должны отвечать особо жестким требованиям: 1) по влагонепроницаемое™; 2) по теплоизоляции; 3) по стойкости к старению; 4) по прочности; 5) по устойчивости к циклам замораживания-оттаивания. Благодаря замкнутой структуре ячеек плиты из зеленого экстру- дированного пенополистирола обладают рядом достоинств: 1) низкой теплопроводностью: X = 0,034 Вт/(м • °С); 2) высокой прочностью при сжатии, позволяющей выдерживать значительное давление грунта и использовать материал на большой глубине заложения: RcyK > 0,3 МПа; 3) стабильностью размеров; 4) невосприимчивостью к влаге и практически полным отсутст- вием во допоглощения: ^ < 0 , 1 %; 5) неподверженностью процессам старения; 6) легкостью обработки. 179 Опыт применения показал, что материалы «Styrodur» надежны при глубинах заложения, превышающих 7 м (в зависимости от мар- ки), и при длительном контакте с водой под давлением. Содержащиеся в продуктах «Styrodur» вспениватели отвечают требованию нормативов ФРГ, в частности постановлению о запрете на использование фторхлоруглеводородных соединений от 6 мая 1991 г. и Монреальского протокола. Если наружные стены подвала нуждаются только в теплоизоля- ции, а дренаж не требуется либо он осуществляется обычным мето- дом (например, через фильтрующий слой гравия), то в этом случае эффективно использование плит «Styrodur» 3035S поверх гидроизо- ляции, что обеспечивает дополнительную механическую защиту. 4.2.4. Утепление полов первого этажа эксплуатируемых зданий Полы играют существенную роль в сохранении тепла внутри зданий. В обычном доме потери тепла через полы без теплоизоля- ции могут достигать 20 % от общего объема теплопотерь, посколь- ку через плохо изолированные полы тепло отводится в грунт, в не- отапливаемые помещения и в окружающее пространство. Нельзя забывать о возможной конденсации влаги на низкотемпературной поверхности полов и в мостиках холода в местах сопряжения стен и полов. Следствием конденсации может стать появление грибковых организмов и плесени, разрушительно действующих на строитель- ные конструкции и оказывающих неблагоприятное влияние на здо- ровье находящихся в помещении людей. Из вышесказанного следует вывод о том, что полы жилых домов, расположенных, в непосредственной близости от грунта, находящиеся в контакте с наружным воздухом либо отделяющие отапливаемые по- мещения от не отапливаемых, должны быть теплоизолированы. Дополнительное утепление рекомендуется выполнять совместно с капитальным ремонтом здания или если предусмотрен цикл по замене полов. Дополнительные мероприятия в ремонтно-строи- тельном цикле здесь не предусматриваются, а лишь и з м е н я е т с я толщина или вид укладываемого утеплителя. При утеплении полов первого этажа старых зданий часто возни- кают такие проблемы: 180 - невозможность значительного увеличения конструктивной высоты перекрытия; - неспособность плиты перекрытия нести дополнительную на- грузку. Для уменьшения толщины пола в качестве утеплителя должен быть применен эффективный материал. На перекрытие укладыва- ется теплоизоляция, затем лицевой слой из ДСП. Это для пола только 1-го этажа (рис. 4.8). Ф пол (ДСП) гидроизоляция (полиэтилен) теплоизоляция (ЭПС «Floermate» Рис. 4.8 4.2.5. Утепление низа подвального перекрытия Утепление надподвального перекрытия осуществляется снизу ми- нераловатными полужесткими плитами с последующим их оштукату- риванием. Поверхность потолка подвала очищается, выполняется ее сплошное выравнивание штукатурным раствором. На подготовленном основании укрепляются полужесткие минераловатные плиты типа «Isover» или «Белтеп», толщина определяется расчетом. Крепление осуществляется с помощью винтовых дюбелей, устанавливаемых в заранее высверленные отверстия, и металлической сетки. Затем по- верхность покрывается наметочным слоем штукатурного раствора и грунтовым слоем с последующей затиркой. Кроме улучшения теплотехнических характеристик достигается существенный шумоизоляционный эффект. Метод применим при отсутствии эксплуатируемых подвальных хозяйственных помещений небольшого размера. В случае их нали- чия более экономичным является их частичная или полная разборка, а затем восстановление. В любом случае эксплуатация этих помещений Должна быть полностью прекращена на время выполнения работ. 181 4.3. Многослойные фасадные системы. Теплые современные наружные стены В конструктивных решениях наружных стен зданий с повы- шенным уровнем теплозащиты (сопротивление теплопередаче) R = 3,38...3,61 (м2 • °С/Вт) могут быть использованы следующие мелкоштучные стеновые материалы: - кирпич керамический; - кирпич силикатный; - высокопустотные вибропрессованные бетонные блоки, произ- водимые на линиях «Besser-Бел»; - блоки ячеистосиликатные. Повышение теплосопротивления наружных стен влечет за собой либо коренные изменения в конструктивных решениях и техноло- гии строительства (переход на многослойную конструкцию стены), либо существенное изменение теплотехнических характеристик стенового материала. Возможен и комбинированный вариант, объе- диняющий оба способа. Конструкции, относящиеся ко второму спо- собу, используются, как правило, в новом строительстве. Одним из наиболее часто используемых материалов в белорус- ском и российском строительстве является кирпич. Существенные преимущества кирпича: 1) его мелкоразмерность, что позволяет вести строительные ра- боты без привлечения техники; 2) прочность и долговечность материала: стена толщиной 25 см (1 кирпич) способна нести любую равномерно распределенную нагруз- ку, возникающую в одно- и двухэтажных домах от вышерасположенных конструкций, в том числе и железобетонных перекрытий, а срок службы кирпичных стен при надежных фундаментах превышает 100 лет; 3) такие стены имеют большую тепловую инерционность, они медленно нагреваются и так же медленно остывают. В к и р п и ч н ы х домах температура внутри помещения имеет незначительные су- точные колебания, что является их достоинством; 4) поверхность кирпича не надо отделывать. Архитектурные возможности зданий обеспечиваются к е р а м и ч е - ским кирпичом в большей степени, чем ячеистым бетоном. Но кир- пич, обладая высокой прочностью RcyK, п о своим т е п л о з а щ и т н ы м 182 качествам (к) уступает многим другим стеновым материалам. Од- нослойная стена в 2,5 кирпича дает RT = 1,1 (м2°С)/Вт. Так, 1700 мм кирпичной кладки из полнотелого кирпича по сво- им теплоизоляционным свойствам равнозначно 600 мм ячеистого бетона, 350 мм дерева и 100 мм минеральной ваты или полисти- рольного пенопласта. В СНБ 2.04.01-97 «Строительная теплотехни- ка» указаны высокие значения нормативного сопротивления теп- лопередаче наружных ограждающих конструкций. Так, при новом строительстве крупнопанельных, каркасно-панельных и объемно- блочных зданий RT „0рМ = 2,5 (м2-°С)/Вт, стен из штучных материа- лов - Л-гнорм = 2,0 (м2-°С)/Вт. При реконструкции для наружных стен Ятнорм = 2,0 (м2 -°С)/Вт. В России этот показатель назначается в зависимости от градусо- суток отопительного периода и увеличен по сравнению со старой редакцией СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» примерно в 3,3-3,4 раза. В Литве нормативное сопротивление для стен состав- ляет 3,5 (м2-°С)/Вт, в Германии 2,0 (м2-°С)/Вт и выше, в Финляндии этот показатель для гражданских зданий составляет 3,57 (м2-°С)/Вт, а в Эстонии он равен примерно 6,25 (м2-°С)/Вт, в Канаде - 3,0...4,1; Швеции - 2,4...3,5, Дании - 3,3...5,0 (м2-°С)/Вт. Норма- тивное сопротивление теплопередаче для белорусских наружных стен должно быть увеличено как минимум до 3,5 (м2-°С)/Вт. Тол- щина эффективного утеплителя должна быть не менее 100 мм. Пора привыкать к таким размерам, не забывая выполнять соответствую- щие расчеты. Повышенной теплозащитой обладает трехслойная конструкция, включающая: - внутренней несущий слой; - средний теплоизолирующий слой; - наружный облицовочный слой. 4.3.1. Системы с утеплителем внутри ограждающей конструкции Суть метода. Это трехслойная конструкция, чаще всего пред- ставленная трехслойными панелями. Кроме этого, возможен сле- дующий вариант ее выполнения: внутренний и лицевой слои стены 183 выполняются из различных конструкционных материалов - от де- рева до штучных каменных материалов (кирпича или блоков). В качестве утеплителя чаще всего применяются минеральная вата или пенополистирол (рис. 4.9). Воздушный зазор Кирпичный фаса ) Утеплитель Внутренний слой Рис. 4.9. Система с утеплителем внутри ограждающей конструкции Преимущества. Небольшая толщина трехслойных стен (по срав- нению с однородными) и соответственно их масса (а значит, мень- шие требования к фундаменту); высокая тепловая эффективность и огнестойкость конструкции. Недостатки. Этот метод предъявляет повышенные требования к утеплителю по таким параметрам, как устойчивость к деформациям и влагостойкость. Водяной пар, в результате диффузии попадаю- щий в толщу конструкции, может привести к прогрессирующему 184 отсыреванию утеплителя и постепенной потере им своих тепло- изолирующих свойств. Для предотвращения этого явления приме- няется пароизоляционный слой и/или устраивается воздушный вен- тиляционный зазор. Необходимость и местоположение паробарьера определяются расчетом. Иногда паробарьер устраивается перед те- плоизоляционным слоем стены. Еще один нюанс: связи между несущей и наружной стеной в данной конструкции с точки зрения теплотехники являются «мос- тиками холода» и могут значительно снизить термическое сопро- тивление всей ограждающей конструкции. Больше всего тепла те- ряется через жесткие кирпичные связи, меньше всего - через специ- альные стеклопластиковые. Область применения. Утепление данным методом применяется в Беларуси очень широко как при строительстве индивидуальных жилых домов, так и крупнопанельных домов массовых серий (внут- ри железобетонных конструкций в заводских условиях закладыва- ется пенополистирольный утеплитель). Разделение функций по основным элементам в трехслойной стене позволяет более рационально использовать конструкционные и те- плоизоляционные материалы и достичь оптимальных показателей по несущей и теплоизоляционной способности наружной стены. С целью удовлетворения новым требованиям к теплосопротив- лению необходимо применять следующие эффективные теплоизо- ляционные материалы (ТИМ): - пенополистирол экструдированный; - минеральную вату; - пенополистиролбетон, пеностекло; - пено- и газобетон (ячеистые бетоны). Утеплитель в решениях трехслойных стен наиболее рационааьно использовать в виде непрерывного теплоизоляционного экрана. Такая стена должна обеспечивать выполнение следующих тре- бований: - применение местных материалов; - низкая цена; - высокие темпы строительства; - капитальность конструкции; - пожарная безопасность; - экологичность. 185 В Москве и России наибольшее распространение получили сле- дующие типы ограждающих конструкций: - трехслойные железобетонные на гибких связях или шпонках с утеплителем из пенополистирола; - трехслойные с кирпичной кладкой на этаж со средним слоем из пенополистирола или стекловаты и гибкими связями наружных слоев; - двухслойные из ячеистого бетона с укладкой на этаж и утеп- лителем снаружи из минераловатной плиты; - двухслойные монолитные железобетонные с утеплителем сна- ружи из минераловатной плиты. Каковы же конструктивные особенности такой стены (рис. 4.10)? 3 - теплоизоляция; 4 - несущий слой Наружный слой кирпичной стены толщиной 120 мм (1/2 кирпи- ча) кладется из облицовочного керамического или силикатного кирпича или вибропрессованного бетонного кирпича (Ь = 90 мм). Применяют также керамические и керамзитобетонные блоки. Теплоизоляционный слой, толщина которого определяется тепло- техническим расчетом (100... 150 мм), выполнен из пенополистиро- ла или влагостойкой минеральной ваты. Внутренний несущий слой, толщина которого определяется рас- четом на несущую способность и устойчивость, выполняется из любого кирпича или пустотелых блоков из вибропрессованного бе- тона (Ь= 190 мм). 186 Его толщина, т.е. толщина внутреннего несущего слоя составляет: 120 мм - для самонесущих стен, а также для несущих стен под монолитные или деревянные покрытия в коттеджах; 250 мм - дли несущих стен в домах до 5 этажей и 380 мм - для несущих стен в зданиях, имеющих свыше пяти этажей. Наружный облицовочный слой к несущему слою крепится связями: - из кирпича (жесткая кирпичная связь); - нержавеющей стали; - арматурной стали с цинковым или с алюминиевым антикор- розионным покрытием; - стеклопластиковыми связями в виде стержней с анкерами; - бетонных армированных шпонок прямоугольного сечения 60 х 140 мм класса по прочности на сжатие В15. Размеры и количе- ство шпонок определяются теплотехническими расчетами и расче- тами на прочность. Применение «колодцевой» кладки для связи облицовочных и не- сущих слоев уменьшает теплосопротивление на 50 % (табл. 4.1). Таблица 4.1 Теплосопротивление стен без связи и со связями (НПФ «Вильнюсский монолит») 187 Для возмещенения этих потерь пришлось бы увеличить толщину теплоизоляционного слоя. Важным конструктивным элементом трехслойной стены явля- ются гибкие связи с фиксаторами, которые обеспечивают: - совместную работу облицовочного и несущего слоев; - фиксацию слоев утеплителя по площади стены. Долговечность трехслойной стены непосредственно связана с долговечностью гибких связей. Стеклопластик - долговечный материал, не вступающий в хими- ческую реакцию с цементным раствором. Идеален для гибких связей: его прочность в 3 раза выше прочности на растяжение стали марки СтЗ, а деформационные свойства выгодно отличаются от этих свойств стали, что весьма важно для надлежащей работы гибких связей. В зарубежной практике получили распространение оцинкован- ные связи и связи из нержавеющей стали (проволока) диаметром 3, 4, 5 мм, марки стали 20X13; 12X13. Полноценная в эксплуатационном плане трехслойная стена должна включать воздушную прослойку между наружным слоем и слоем утеплителя. Воздушная прослойка толщиной 20.. .30 мм: - исключает прямой контакт утеплителя с намокающим при дожде облицовочным слоем; - обеспечивает сбор и эвакуацию дождевой и конденсатной влаги: - обеспечивает осушение утеплителя (такая конструкция долж- на иметь систему вентиляционных отверстий). Сэкономив на теплоизоляции дома, его владельцы несут в по- следующем неизменно большие расходы на отопление. Энергосберегающая и экономичная технология строительства зданий «Isohome - 2000Р», Изодом - 2000 с неснимаемой опалуб- кой применима для возведения стен малоэтажных зданий - до пяти этажей без использования сложной техники. Основа этой универсальной с точки зрения энергоэффективности технологии - неснимаемые пустотные двухсторонние э н е р г о э ф ф е к - тивные стеновые блоки из специального строительного п е н о п о л и - стирола - «Стиропен» (в Германии имеет название «Спиропор», патент концерна «BASF»). 188 Э т и б л о к и п о с л е д о в а т е л ь н о у к л а д ы в а ю т с я п о п е р и м е т р у з д а н и я . П о с л е у к л а д к и н е с к о л ь к и х р я д о в у с т а н а в л и в а е т с я а р м а т у р а и в п у с - т о т ы з а л и в а е т с я л е г к и й б е т о н ( р и с . 4 . 1 1 ) . Рис. 4.11. Различные схемы трехслойных стен Плотность ростиропен = 25...35 кг/м3. Этот материал (стиропен) и, следовательно, изделия из него: - практически не впитывают влагу; - мало пропускают водяных паров, содержащихся в воздухе; - низкие температуры не влияют на физические и химические свойства; - трудногорючи и самозатухающие при устранении источника огня. В этой технологии монолитная бетонная стена b = 15 см выпол- няет роль несущей конструкции. При этом стена обрамляется с обеих сторон оболочкой из пено- полистирола (ППС). 189 <а s о et О ,—Ч О Я! н е ; " ed Я о. -Н к <ц о, S ^ «I 5 в с § I S >» CL. Л О Н ^^ О о S s о н о « OS 3 4 « к X „ О О а св я о * и * 2 Ё х Ч К <ц о £0 К св эз Он S >—• О Ч о и ^ со м о ва ей к Ра сх од то пл ив а (у го ль ) о 43 70 о t-с--3- С то им ос ть ст ен и ф ун да м ен - та в р ас че те на 1 м 2 вн ут р. па не ли , у .е . On 48 ,1 г 39 ,2 1 П ло щ ад ь вн ут ре нн е- го п ом ещ е- ни я зд ан ия , У- е. СО 16 0, 9 16 3, 2 С то и- м ос ть ст ен и ф ун да - м ен та , у. е. Г- 77 35 ON СП NO С то и- м ос ть ст ен , у. е. NO 62 44 50 85 i С то и- м ос ть ф ун да - м ен та , у. е. 14 90 13 06 С то и- м ос ть во зв ед е- ни я 1 м 2 ст ен , у. е. •Ч" 37 ,8 4 30 ,8 2 С оп ро ти в- ле ни е те пл оп ер е- да че R T> (м 2 • С )/В т СО 2, 21 ON Т ол - щ ин а ст ен , см <4 NO >Л> М ер оп ри ят ия - К ир пи ч ли це во й эф ф ек ти вн ы й 12 с м ; во зд уш на я пр ос ло й- ка - 4 см ; п ен о- пл ас т 10 с м ; ки рп ич э ф ф ек ти в- ны й - 58 с м (в ар иа нт 1 ) К ир пи ч ли це во й эф ф ек ти вн ы й -1 2 см ; во зд уш на я пр ос ло й- ка - 4 см ; п ен о- пл ас т - 10 с м ; ки рп ич э ф ф ек ти в- | ны й - 25 с м 1 (в ар и ан т 2 ) 190 -£т*>. to | Q Полипропиленовая гайка СбЩЬ ) Q Диагональный стержень, 03 мм ф Поперечный стержень 05 им с резьбой ф Вертикальная арматура (08.10 или 12 мм) оц го» | гиц ® э © ® ® ® ® ® ® ® ® ® © ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® © @ ® ® ® ® ZbjQ ® ® © ® © ® ® © г® ® ® ® у ® 1® ® ® ь зо^ к ф -1- <® Рис. 4.13. Детали несъемной опалубки из ППС Свободное пространство между плитами ППС на строительной площадке заполняется бетонной массой. Толщину бетонного слоя, а также класс бетона определяют расчетным путем. Расстояние меж- ду плитами можно менять, тем самым изменяя толщину несущей железобетонной части. После бетонирования стальная конструкция выполняет функцию арматурного каркаса, а пенополистирол - функцию теплоизоляции. Стандартные размеры несъемной опалубки для стен Толщина наруж- ной плиты из ППС, мм Толщина внут- ренней плиты из ППС, мм Толщина бетон- ного слоя, мм Диаметр верти- кальной армату- ры, мм 50; 100; 150 50 120 8; 10; 12 50; 100; 150 50 150 8; 10;12 50; 100; 150 50 200 8; 10; 12 50; 100; 150 50 250 8; 10;12 П р и м е ч а н и е . Марка пенополистирола - EPS 200 согласно EN 13161 (сред- няя плотность - 30 кг/м3). Стандартная ширина опалубки - 1200 мм. Длина опа- лубки - в высоту одного этажа (максимум 4000 мм). 194 Арматура. Диаметр вертикальной арматуры внутри пространст- венного каркаса панели - 8, 10 и 12 мм (в соответствии с расчетами конструкции). На каждый погонный метр приходится по 10 стерж- ней, привариваемых попарно один напротив другого (расстояние между стержнями зависит от выбранной толщины бетонного слоя) с соединительным поперечным стержнем 0 5 мм, а по диагонали - соединительным диагональным стержнем 0 3 мм. Такого рода пар- ные элементы в пространственном каркасе панели размещаются с шагом 200 мм. Расположение вертикальной арматуры и ее количе- ство должны учитываться при конструктивном расчете стены. С внутренней стороны пространственного каркаса панели использу- ются полипропиленовые дистанцеры, которые обеспечивают арма- туре 20-миллиметровый защитный слой бетона, соответствующий всем действующим в этой сфере нормам. Бетонирование. Навинчиваемые гайки из высокопрочного по- липропилена удерживают стеновые панели с помощью соедини- тельного горизонтального поперечного стержня 0 5 мм, приварен- ного изнутри и имеющего наружную резьбу. Полипропиленовые гайки на плоскости опалубки размещаются на расстоянии 200 х 200 мм друг от друга. Каждая гайка выдержи- вает нагрузку на разрыв в 1400 Н. Гайки изготовлены с таким расчетом, чтобы выдержать давление бетона и обеспечить непрерывную заливку бетона с высоты 4 м. Бетонирование можно выполнять традиционными методами, но не- обходимо следить за тем, чтобы бетонная струя направлялась стро- го между плитами опалубки. Толщина бетонного слоя 120...250 мм. Класс бетона может быть различным - в пределах от В15 до В25 (в соответствии с прочно- стными расчетами). Бетонная масса, используемая для бетонирования стен, на строи- тельной площадке должна соответствовать следующим показате- лям: текучесть бетонной массы 53 (осадка конуса - 100... 150 мм) или 54 (осадка конуса - 160...210 мм), максимальный размер фрак- ции наполнителя - 16 мм. Заполнение бетоном происходит в три этапа: • до нижнего края оконных проемов; • до верхнего уровня оконных проемов; • до верхнего края опалубки для стен. 195 5. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БЕТОНА Проблема снижения затрат энергии при производстве строитель- ных материалов не нова. Даже в СССР, когда цены на топливо были очень низки по срав- нению с сегодняшними, доля затрат энергии в себестоимости про- дукции была весьма значительна. В настоящее время затраты на топливо в себестоимости строй- материалов возросли во много раз по сравнению с уровнем 1989 г. Промышленность строительных материалов сегодня является одним из крупнейших потребителей ТЭР в республике. Это обу- словлено большой материало- и энергоемкостью отрасли (табл. 5.1). Таблица 5.1 Затраты топлива на производство некоторых видов строительных материалов Вид материала Единица измерения Расход топлива, кг у.т. Стекло листовое м2 348 Известь т 245... 300 Цемент т клинкера 190...232 Кирпич керамический тыс. шт. 251 Кирпич силикатный тыс. шт. 160 Блоки из ячеистого бетона м3 90 (с учетом затрат на цемент и известь) Мягкая кровля тыс. м 2 67 Энергозатраты при производстве строительных материалов Наименование МДж/т МДж/м3 Обычный бетон С 20/25 540 1242 Портландцемент 4086 - Железобетон С 20/25 2001 - Товарный бетон 820 - Гипсопесчаные камни 871 1219 _ J 196 Энергосберегающая технология бетона (ЭСТБ) . В Республике Беларусь она разработана под руководством проф. Н.П. Блещика. Технология впервые внедрена на Гомельском заводе железобе- тонных изделий № 5 ПА «Белстройиндустрия» и на Брестском за- воде КПД-1. Эта беспрогревная и малоэнергоемкая технология предназначена для производства: а) сборных бетонных и железобетонных конструкций, предпоч- тительно без преднапряженной арматуры; б) возведения монолитных железобетонных конструкций в лет- ние и зимние периоды года. Данная технология решает проблему ускоренного формирования структуры бетона в различных термовлажностных условиях. В ней используются материалы и вторичные продукты химических предприятий Республики Беларусь, т.е. химические модификаторы. Использование ЭСТБ технологии позволяет: • сократить расходы тепловой энергии на тепловлажностную обработку (ТВО) в холодное время года в 3...4 раза (90... 100 %) и довести ее потребление до 0,1 Гкал/м3: • в теплый период года при температуре твердения выше +10 °С и вовсе отказаться от процесса тепловой обработки или снизить рас- ходы тепловой энергии до 0,05 Гкал/м3. Экономический эффект на каждый кубический метр бетона - около 4 USD; • сократить в 2...2,5 раза срок выдерживания монолитных кон- струкций в опалубке в летний период; • в зимний период в 2...3 раза сократить расход тепловой энер- гии при возведении монолитных конструкций; • повысить прочность, морозостойкость и водонепроницаемость; • улучшить удобоукладываемость. Мировой, т.е. зарубежный, опыт показал, что высокоподвижные бетонные смеси позволяют резко (в 5 раз) сократить затраты труда, так как бетонные смеси можно укладывать по самонивелирующей технологии или с незначительным вибрационным уплотнением, расход электроэнергии сокращается в 20...30 раз. В зарубежной и отечественной практике предусматривается литьевое формование бетонных и железобетонных конструкций. Проблема литьевого формования решается путем применения: • комплексных химических реагентов - суперпластификаторов; 197 • гидрофобизаторов; • ускорителей твердения. Литьевое формование можно использовать для изготовления облег- ченных энергоэкономичных наружных трехслойных стеновых панелей и колонн безригельной системы каркасных зданий (тр. № 4 в г. Минске). Например, литьевой бетон класса С 20/25 получается при ис- пользовании ПЦ-Д20 М 400-500; Ц = 380 кг/м3, и суперпластифика- тора С-3 с расходом 0,6-0,7 % от массы Ц, т.е. 2,28...2,66 кг, ОК = 18...20 см. Бетонная смесь укладывается за 5 с; 1 м3 бетона имеет массу 2400 кг. Беспрогревная технология производства железобетонных конст- рукций резко сокращает расход тепловой энергии, например, при использовании в качестве ускорителя твердения бетона ПВК (по- лиметаллический водный концентрат). ПВК - это природный высококонцентрированный рассол, добы- ваемый откачкой из скважин или как попутный продукт при разра- ботке нефтяных месторождений РУП «Белгеология» и РУ «Бела- руснефть». Замерзает при t = 10 °С. Применение добавки ПВК при t = +15 °С инициирует экзотермию (выделение тепла) - бетон быстрее твердеет. Зимой добавка ПВК плюс электропрогрев нагревательными проводами (t = 30+5 °С) позволяет достигать распалубочной прочности через 2-3 суток. Эта добавка в 25 раз дешевле импортного нитрита натрия НН и пла- стификатора СПС (смола пиролиза сульфированная), СТБ 1414-2003. «Смесь натриевых солей ароматических сульфокислот различной молекулярной массы с сульфатом натрия (жидкость)», и комплекс- ных добавок К-1, К-8.. В ЭСТБ учитывается также выделение тепла (экзотермия) при твердении цемента. 5Л. Химические добавки для бетонов (СТБ 1112-98 «Добавки для бетонов. Общие технические условия» и ГОСТ 30459-96 «Производство сборных железобетонных конструкций и изделий») Химические добавки для бетонов - природные или искусствен- ные химические вещества, вводимые в бетонную смесь с целью 198 улучшения ее технологических свойств (изменение свойств бетон- ной смеси) и физико-технических показателей бетонов. Химические добавки вводят в бетонную смесь для целенаправ- ленного изменения (модификации) свойств бетонной смеси и само- го бетона. По химической природе они могут быть органическими и неор- ганическими. В зависимости от назначения (основного эффекта действия) их подразделяют (ГОСТ 30459-96, СТБ 1112-98) на виды: • регулирующие твердение бетона: ускорители и замедлители твердения бетона; • обеспечивающие твердение цемента при отрицательной тем- пературе без обогрева (противоморозные); • регулирующие свойства бетонных смесей, т.е. улучшающие пластичные свойства бетонных смесей (пластификаторы и супер- пластификаторы). Это добавки, снижающие водопотребностъ бе- тона. Они не вступают в реакцию с цементом. Срок действия их не более 45 мин. Взамен суперпластификаторов, срок действия которых не превышал 45 мин и которые добавляли в бетон на строительной площадке, в настоящее время используют суперпластификаторы с более длительным сроком действия, кроме того, их применение по- вышает прочностные показатели и долговечность бетона); • регулирующие свойства бетона: вовлекающие воздух при пе- ремешивании бетонных смесей и придающие цементному камню водоотталкивающие свойства (воздухововлекающие, гидрофобизи- рующие и гидрофобно-пластифицирующие); • поризующие, т.е. создающие ячеистую структуру в бетоне (пено- и пенообразующие); • повышающие поверхностную плотность цементного камня (уплотняющие, т.е. кольматирующие); • препятствующие разрушению арматуры в бетоне (ингибиторы коррозии стали); • защищающие бетон от разрушения микроорганизмами (био- цидные). В Республике Беларусь действует П1-99 к СНиП 3.09.01-85 «Применение добавок в бетонах». 199 В практике производства бетонных работ часто возникает необ- ходимость в ускорении схватывания и твердения бетона. Например5 при возведении сооружений из монолитного бетона и железобетона для интенсификации темпов бетонирования надо, чтобы бетон бы- стрее набирал опалубочную прочность. Высокая скорость тверде- ния бетона нужна и при аварийно-восстановительных работах. Ускорение твердения бетона приобретает особое значение при изготовлении бетонных и железобетонных изделий в заводских условиях, т.к. благодаря сокращению сроков изготовления изделий достигаются максимальное использование производственных пло- щадей и повышение оборачиваемости форм и другого дорогостоя- щего оборудования. Ускорителями твердения могут быть: - добавки, повышающие растворимость клинкерных минера- лов, такие как хлорид кальция СаС12, сульфат натрия Na2S04, поташ К2СО3, нитраты кальция Ca(N03)2 и натрия NaN03. Нередко приме- няют и многокомпонентные добавки: нитрит-нитрат кальция ННК, нитрит-нитрат-хлорид кальция, ПВК и др. - кристаллические добавки-затравки (.Ca'SC>4 • 21ЬО), создаю- щие условия для более быстрой кристаллизации и твердения це- ментного теста. Эти добавки применяют как при бетонировании на строительной площадке в условиях низких положительных темпе- ратур, так и при получении сборных конструкций на заводе, эконо- мя энергозатраты на их производство. Действие этих ускорителей объясняется тем, что они понижают растворимость Са(ОН)2, выделяющегося при гидратации цемента; это приводит к дальнейшей гидратации клинкерных минералов и увеличивает в конечном итоге количество новообразований в це- ментном камне. В результате прочность бетона, содержащего до- бавку-ускоритель, в первые 3...7 сут твердения значительно боль- ше, чем прочность бетона без добавки за этот отрезок времени. Таким образом, эффект добавок-ускорителей твердения бетона заключается в повышении темпа роста его прочности в начальный период твердения (1...3 суток). Сравнительная эффективность добавок-ускорителей для бетона естественного твердения приведена в табл. 5.2. 200 Таблица 5.2 Эффект добавок ускорителей твердения для цементного бетона Вид добавки Прочность бетона Я6ет с добавками-ускорителями твердения, в процентах, по сравнению с бетоном без добавок (100 %) в возрасте 1 сут 3 сут 28 сут СаС12 (ХК) хлорид кальция 150...200 150...190 110...120 NaS0 4 (СН) сульфат натрия 130...160 120...160 105...110 ННХК Ca(N02)2 + + Ca(N03)2+ СаС12 130...160 120...150 110...120 ННК (нитрит-нитрат кальция) 120...140 120...140 105...110 ПВК (полиметалличе- ский водный концен- трат) 140...180 120...140 105...110 Эффективность (ЭФ) добавок-ускорителей твердения возрастает с повышением активности цемента Rn, класса бетона С и с умень- шением водоцементного отношения бетонной смеси В/Ц. Для ускорения твердения бетона, снижения энергозатрат при те- пловой обработке (ТО), сокращения ее продолжительности и для повышения роста прочности бетона следует применять добавки ус- корителя твердения (ХК, НК, ННК, СН, ПВК), поташ К2С03, пище- вую соду NaHC03 Следует помнить, что одна и та же добавка при разной дозировке может проявлять и разное действие, т.е. ускорять либо замедлять твердение бетона. Поэтому концентрация добавок в бетонной сме- си, установленная в строительной лаборатории опытным путем, должна обязательно выдерживаться при изготовлении смеси. Коли- чество добавок обычно составляет 1... 3 % от массы цемента. Для бетонов на цементах марки 400 и ниже, а также при водоце- ментном отношении бетонной смеси более 0,5 и классе бетона до С 12/15 более эффективным способом по сравнению с естественным твердением является низкотемпературный прогрев при 30...40 °С. Бетон с добавкой-ускорителем на портландцементе (ПЦ) и шла- копортландцеменге (ШПЦ) при прогреве до 45...65 °С достигает за 16...24 ч R = (70...80 %)К2ц. 201 Прирост прочности бетона естественного твердения с пластифи- цирующими добавками I группы (суперпластификаторами) в суточ- ном возрасте при постоянной удобоукладываемости бетонной сме- си может составить до 75 % прочности бетона без добавок. Благодаря введению добавок-ускорителей твердения удается сэ- кономить цемент, причем дополнительное использование совмест- но с электролитами пластифицирующих органических добавок обеспечивает возможность снизить расход цемента до 12... 15 %. Применение хлорида кальция ХК в качестве ускорителя твердения бетона в США ограничено. Применяются бесхлоридные ускорители. Замедлители схватывания, добавки - порошкообразные веще- ства, вводимые с целью замедления схватывания и увеличения жи- вучести бетонных и растворных смесей. Изготовление бетонной смеси на заводе и транспортировка ее в автосамосвалах к месту укладки на большие расстояния, особенно в летний период в жаркую погоду, часто сопровождается потерей ее пластичности вследствие взаимодействия цемента с водой. В этих условиях в бетонную смесь намеренно вводят добавки-замедлители схватывания, которые представляют собой или органические по- верхностно-активные вещества (ПАВ), образующие адсорбционный слой на продуктах гидратации цемента, особенно на Са(ОН)г, а также на поверхности исходных негидратированных минералов, цементных зерен, замедляющий на определенный период взаимо- действие цемента с водой (ЛСТ и кремнийорганические жидкости ГКЖ-10, ГКЖ-11), или вещества, замедляющий эффект которых связан с кристаллизацией малорастворимых соединений, экрани- рующих поверхность цемента (сахара; глюкоза, сахароза, целлюло- за, крахмал, КП - кормовая патока; бура и соли некоторых органи- ческих кислот). При последующем перемешивании защитный слой нарушается и бетонная смесь приобретает свойство твердеть и на- бирать прочность. Добавки этого типа используют при твердении растворных и бе- тонных смесей в условиях повышенных температур, а также для компенсации ускоряющего эффекта других функциональных доба- вок. Примерами составов, требующих применения з а м е д л и т е л е й схватывания, могут быть смеси для устройства полов, н е к о т о р ы е ремонтные растворы и практически все составы на основе гипса. 202 Эффективность действия таких добавок может быть столь вели- ка, что начало схватывания смеси м о ж е т задержаться на несколько суток или вообще на неопределенное время. Из добавок- замедлителей, рекомендуемых к практическому применению, сле- дует назвать винную и лимонную кислоты, кальциевые и натриевые соли лимонной кислоты (цитрат кальция и цитрат натрия), лигно- сульфонаты кальция и натрия (в виде порошков), г л к ж о н а т натрия. Лигносульфонаты (ЛСТ) являются неочищенными продуктами и частично их замедляющее действие связано с примесями глюкона- тов и сахарозы. В качестве замедлителей в смесях могут быть ис- пользованы также хорошо растворимые в воде кристаллические по- рошки триполифосфата натрия и нитрилотриметиленфосфоновой кислоты (НТФ). Эти соединения могут быть продуктами основного синтеза, а также могут входить в состав комплексных замедлителей, предлагаемых различными фирмами. Некоторые примеры добавок- замедлителей схватывания, выпускаемых в виде порошков: • лимонная кислота ((СН2СООН)2, С(ОН)СООН); •НТФ (нитрилотриметиленфосфоновая кислота); • триполифосфат натрия (Na5P3Oi0); • глюконат натрия (натриевая соль глюконовой кислоты); • глюцидекс 29 (распыленный и высушенный глюкозный сироп). Побочным эффектом введения добавок-замедлителей схватыва- ния является замедление гидратации и твердения вяжущих систем, особенно на ранних стадиях твердения (1...3 сут). Добавки-замедлители схватывания достаточно эффективны в не- больших концентрациях. Концентрация замедлителей в смесях зависит от типа замедлителя и находится обычно в пределах 0,01.. .0,15 % масс. На результат действия добавки оказывает влияние состав исходного це- мента, содержание в нем щелочей, количество вводимого замедлителя, температура применения и т.д. Все рекомендации по использованию добавок этого типа являются весьма приближенными и требуют обяза- тельной корректировки в зависимости от вида исходного сырья. Следу- ет иметь в виду, что во многих случаях замедление схватывания смесей на основе портландцемента является побочным эффектом введения дру- гих целевых добавок, причем их влияние может оказаться весьма значи- тельным. Например, замедление сроков схватывания может быть ре- зультатом введения добавок-пластификаторов (водопонизителей), водо- Удерживающих и загущающих и др. 203 Добавки для регулирования реологических* свойств бетонных смесей подразделяют на пластифицирующие, стабилизирующие и водоудерживающие. Пластифицирующими называют добавки, увеличивающие под- вижность (или снижающие жесткость) бетонных смесей без сниже- ния прочности бетона. В качестве пластифицирующих добавок к бетонам рекомендует- ся применять отдельные вещества или их сочетания, номенклатура которых приведена в табл. 5.3. Таблица 5.3 Вид добавки Наименование одноком- Условное сокращенное по СТБ 1112 понентных добавок обозначение 1 2 3 Пластифицирующая Пластификатор С-3 С-3 I группы (суперпласти- Разжижитель 10-03, 10-03 фикаторы) МФАС Суперпластификатор «Дофен» ДФ Пластификатор НКНС 40-03 40-03 Разжижитель СМФ СМФ Пластифицирующая Пластификатор СПС СПС II группы (сильнопла- (смола пиролиза сульфи- стифицирующие) рованная) Пластификатор «Аплассан» АЛЛ Пластифицирующая III Лигносульфонаты техни- группы (среднепласти- ческие модифицирован- ЛСТМ-2 фицирующие) ные (СДБ) Пластификатор лигно- сульфонатный ПЛС-1 Добавка для бетонной смеси ЛМГ ЛМГ Пластифицирующая Барда мелассная после- IV группы дрожжевая упаренная УПБ (слабопластифициру то- Водорастворимый препа- щие), пластифицирующие рат ВРП-1 ВРГ1-1 воздухововлекающие Лигносульфонаты техни- ческие марки В лет (из ССБ) * Реология - наука о деформациях и течении вещества. 204 Окончание табл. 5.3 1 2 3 Побочный продукт произ- водства капролактама ЩСПК-М модифициро- ванный ЩСПКМ Мь1лонафт М, Жидкости ГКЖ-10, ГКЖ-10 ГКЖ-И ГКЖ-11 Подвижность бетонной смеси характеризуется осадкой (см) стандартного конуса (ОК). Для определения пластифицирующего эффекта добавки изготавливают бетонную смесь с осадкой конуса 2...4 см. При введении добавки осадка конуса возрастает, и в зави- симости от полученного результата добавку относят к одной из сле- дующих четырех групп: I группа - суперпластификаторы (увеличи- вающие осадку конуса с 2.. .4 см до 20 см и более); II группа - силь- нопластифицирующие (осадка конуса до 14... 19 см); III группа - сред- непластифицирующие (осадка конуса 9... 13 см); IV группа - слабо- пластифицирующие (осадка конуса менее 8 см). Пластифицирую- щие добавки представляют собой поверхностно-активные вещества (ПАВ). По характеру действия различают гидрофильно-пластифи- цирующие и гидрофобно-пластифицирующие добавки. Из числа гидрофильно-пластифицирующих наибольшее приме- нение получила добавка JTCT - лигносульфонагы технические (прежнее название - сульфатно-дрожжевая бражка - СДБ). Постав- ляется обычно в жидком виде, иногда - в твердом, легко растворя- ется в воде. В расчете на 1 м3 бетона расход добавки составляет обычно 0,5... 1 кг. Особенно эффективно использовать эту добавку в жирных бе- тонных смесях, т.е. в смесях с большим содержанием вяжущего (цемента). При введении пластифицирующих добавок можно ре- шить одну из следующих задач: 1) улучшить удобоукладываемостъ бетонной смеси при сохра- нении расхода цемента и прочности бетона; 2) уменьшить расход воды, а расход цемента оставить прежним; при этих условиях прочность бетона увеличится; 205 3) уменьшить расход воды и цемента В/Ц при сохранении прежней удобоукладываемости, при этом прочность бетона оста- нется неизменной, но расход цемента сократится на 8... 10 %. В этом большое значение пластифицирующих добавок: вводи- мые в состав бетона в небольших количествах, они улучшают удо- боукладываемость бетонной смеси и тем самым снижают затра- ты труда и энергии на бетонных работах; в то же время они по- зволяют получить существенную экономию цемента. Гидрофоб изирующие пластифицирующие добавки (мылонафт, гидрофобизирующие кремнийорганичсские жидкости ГЮК-10, ГКЖ-11 и др.)рекомендуется применять в так называемых тощих бето- нах, отличающихся малым расходом цемента. После укладки и затвер- девания бетона такие добавки, адсорбируясь в порах, придают бетону водоотталкивающие свойства (гидрофобизируют бетон). В результате сильно уменьшается водопоглощение, одновременно возрастают моро- зостойкость и сопротивляемость бетона коррозии. Применение гидро- фобно-пластифицирующих добавок - эффективный способ повышения долговечности бетонных и железобетонных конструкций. Добавки-пластификаторы вводят в бетонную смесь в количест- ве 0,1...0,3 % от массы цемента. Основной эффект от их действия связан с улучшением смачивания водой поверхности цементных частиц и облегчения их скольжения относительно друг друга. Определенное гидрофильное влияние добавки оказывают и на по- верхность применяемого заполнителя, но оно имеет выборочный, за- висящий от химического состава породы характер и вследствие неос- поримо больших размеров зерен не играет определяющей роли. Все большее распространение получают добавки нового типа - суперпластификаторы, представляющие собой высокоэффектив- ные органические поверхностно-активные вещества (ПАВ), т.е. син- тетические полимерные материалы. Это сульфинированные мела- миноформальдегидные смолы (10-03, МФАС); с у л ь ф и н и р о в а н н ы е нафталинформальдегидные смолы (С-3, 30-03, 40-03). Введение их в количестве 0,3... 1,0 % от массы цемента Ц в пересчете на сухое вещество (т.к. часто это водные растворы) позволяет: а) без увеличения расхода воды (Н20), т.е. при низком В/Ц по- лучить высокоподвижные, литые бетонные смеси; б) делает возможным частично или полностью отказаться от вибрации при формовке изделий; 206 в) обеспечивает ее транспортировку по трубопроводам пневма- тическим способом или с использованием бетононасосов, т.е. обла- дает более сильным разжижающим действием. В результате применения суперпластификаторов поровая структура (поры) в бетоне становится тоньше и однородней. Бетон становится прочнее и меньше подвержен коррозии. При сохранении заданной пластичности за счет значительного сокращения расхода воды (до 20 %) в бетонной смеси снижается продолжительность термовлажностной обработки, повышаются плотность р0, прочность (R до 80 МПа), водонепроницаемость W и морозостойкость F бетона. Как показала многолетняя практика использования, добавки- суперпластификаторы несколько снижают темп роста прочности бетона в начальные сроки естественного твердения, в связи с этим их часто используют в комплексе с ускорителями твердения. В Бе- ларуси суперпластификатор С-3 выпускает Мозырский завод сбор- ного железобетона. Недостатком С-3 является быстрая потеря удо- боукладываемости бетонной смеси. Введение органических гидрофобизирующих (гидрофобно- пластифицирующих) добавок (ГКЖ - гидрофобизирующая крем- нийорганическая жидкость) ГКЖ-94, ГКЖ-10, ГКЖ-11, мылонафта в количестве 0,01...0,03 % от массы цемента не только уменьшает смачиваемость стенок, пор, капилляров цементного камня, но и поверхности бетонных изделий. При перемешивании бетонной сме- си гидрофобизирующие добавки вызывают повышенное воздухо- вовлечение, что обеспечивает преобладание в бетоне замкнутых, недоступных проникновению пор, заполненных воздухом, которые значительно повышают водонепроницаемость и морозостойкость бетона и уменьшают водопоглощение. Так как в результате замер- зания воды и увеличения ее объема на 9 % в затвердевшем бетоне возникают избыточные напряжения, которые гасятся за счет нали- чия резервных воздухонаполненных пор, повышается сопротивле- ние коррозии. С целью придания бетону ячеистой структуры, характери- зующейся равномерно распределенными замкнутыми порами по всему объему примерно одного размера, заполненных газом или воздухом, вводят газо- и пен о образующие добавки. Наиболее часто применяемыми являются алюминиевая пудра или паста, реакция 207 которой с продуктом гидратации трехкальциевого силиката - гид, роксидом кальция Са(ОН)2 или с самим вяжущим - известью при- водит к выделению газообразного водорода (Н2), а также органиче- ские соединения, обладающие способностью образовывать устой- чивую пену (мыла, гидролизованная кровь животных). В зависимости от используемого минерального вяжущего и вида применяемой добавки получают пено- или газосиликат в результате автоклавной обработки изделий на известково-кремнеземистом вя- жущем и пено- и газобетон, применяя портландцемент и термо- влажностный режим твердения, пено- и газогипс на основе гипсо- вых вяжущих. Условия эксплуатации таких конструкций, как железобетонные трубы, емкости для хранения жидких продуктов, требуют, чтобы бетон обладал высокой плотностью. Для увеличения поверхно- стной плотности бетона в бетонную смесь вводят специальные кольматирующие добавки в количестве 1л .3 % от массы цемента: хлористое железо (ХЖ), сульфат алюминия (СА), битумную эмуль- сию, кэльмафлекс, кальматрон. Водонерастворимые продукты взаимодействия кольматирующих добавок с гидратными новообра- зованиями цементного камня, обладая низкой растворимостью, за- полняют, тампонируют (кольматируют) поры в бетоне, повышая его поверхностную плотность (увеличивают водонепроницаемость). При введении хлорсодержащих добавок (ускорителей (ХК - СаС12, ННХК), уплотняющих (ХЖ), противоморозных (СаС12, NaCl), вследствие высокой активности содержащихся хлорионов по отношению к стальной арматуре, возникает опасность ее коррозии. Аналогичные опасения имеют место и при эксплуатации железобе- тонных конструкций в условиях действия жидких и газообразных соединений хлора. Чтобы по возможности исключить разрушение арматуры, приводящее впоследствии к потере несущей способности всей конструкции, при ее изготовлении в бетонную смесь, вводят самостоятельно или в комплексе с хлорсодержащими добавками ингибиторы коррозии, такие как нитраты, хроматы и бораты (нит- рат натрия НН, тетраборат натрия ТБН, бихромат натрия БХН, би- хромат калия БХК). Определенный обширный класс (группу) составляют противо- морозные добавки, т.е. добавки, понижающие температуру замер- зания воды. 208 Механизм их действия заключается в способности понижать тем- пературу замерзания воды (льдообразования), причем тем в большей степени, чем выше концентрация раствора. Таким свойством обладают как органические, так и неорганические соединения (табл. 5.4). Введе- ние их в бетон, при условии обеспечения сохранности воды (раствора) в жидком виде, создает нормальные условия для прохождения реакций гидратации цемента при отрицательной температуре. В случае перехо- да воды в лед всякое химическое взаимодействие прекращается. В ка- честве противоморозных добавок используют как однокомпонентные: хлористый натрий и кальций (NaCl, СаС12), калий углекислый техни- ческий (поташ К2С03), нитрит натрия технический NaN02, мочевину (карбамид CO(NH2)2), так и комплексные (ПВК - полиметаллический водный концентрат) соединения. Таблица 5.4 Виды противоморозных и противогололедных добавок Нитрит натрия технический NaN0 2 ГОСТ 19906 НН Противоморозная 5 (до -5 '°С) 8 (от -6 до -9°С) 10 (от -10 до -15'°С) Калий углекислый технический К2С03 (поташ) ГОСТ 10690 П 5 (до -5'°С) 10 (от -6 д о - 1 ; 8С) Нитрат кальция Ca(N03)2 НК 15 (от-16 до -30'-° С) Нитрат кальция с мочевиной НКМ 5 (до -5 °С) 10 (от-6 до-15'*С) Карбамид (мочевина) V 15 (от -16 до -25 Л С) Противогололедные реагенты, применяемые на автомагистралях г. Москвы1 (МГСН 2.09-03) Наименование Состав Нормы расхода Агрессивность к стали бетону ХКМ жидкость Раствор хлористого каль- ция модифицированный, 3 2 % 40.. .110 мл/м2 ++ + Антиснег-1 жидкость раствор ацетата аммония, 3 0 % 20...45 мл/м2 - + ' По «Временной инструкции по технологии зимней уборки проезжей час- ти улиц и проездов с применением химических противогололедных реа- гентов и щебня фракции 2...5 мм» У Ж К К Х правительства Москвы 2002 г. « ++» очень сильное, «+» сильное, «-» отсутствует. 209 Окончание табл. 5.4 1 2 3 4 5 1 Нордикс-П жидкость раствор ацетата калия, 30 % 20...45 г/м2 - ХКФ твердый хлористый кальций, ин- гибированный фосфатами 20.. .70 г/м2 + + Биомаг твердый хлористый магний моди- фицированный 30.. .80 г/м2 ++ + Находят применение противоморозные добавки, введение кото- рых в бетон дает возможность укладывать его при температуре до -29 °С, причем ускоряется твердение бетона и повышается его прочность. Добавки не содержат хлоридов и не вызывают коррозии арматуры в бетоне. Химические добавки рекомендуется применять: - в тяжелых; - мелкозернистых конструкционных; - легких бетонах. Они также применяются с целью улучшения технологических свойств бетонной смеси: 1) для повышения удобоукладываемости: • перекачиваемости; • снижения водоотделения; 2) для регулирования: • скорости процессов схватывания, твердения и тепловыделения; • потери подвижности бетонной смеси во времени; 3) для сокращения продолжительности тепловой обработки бетона: ускорения: • сроков распалубки, • загрузки конструкции при естественной выдержке; 4) для повышения: • прочности R; • водо- и газонепроницаемости бетона Ж; 210 5) повышения: • морозостойкости F; • стойкости бетона и железобетона в разлц ч н ы х агрессивных средах путем уплотнения (табл. 5.5); 6) уменьшения расхода цемента Ц . Таблица 5.5 Влияние добавок на технические характеристики бетонной смеси и бетона Добавка Повышает подвиж- ность R Состав с уменьшенным расходом воды С-3 ОтП[ до 18...22 см От R ис- ходной 100 до 105% Воды на 20... 30% меньше F выше на 1,5...2,0 марки W на3...4 марки выше R от исход- ной 100 до 125... 140% Беспрогревное твердение бетонных и железобетонных изделий с ускорителями твердения при (ср0ДЫ = +15 °С и выше рекомендуется осуществлять в кассетных установках или в ямных камерах с за- крытой крышкой при максимальной их загрузке. В этом случае за счет использования экзотермии цемента бетон- ные изделия разогреваются до 35...40 °С и процессы твердения ин- тенсифицируются. Для экономии энергозатрат при тепловлажностной обработке изделий или с целью ее исключения следует применять добавки ус- корители твердения ХК(СаС12), HK(Ca(N03)2, CH(Na2S04), ПВК. При этом: - в суточном возрасте должна быть достигнута распалубочная прочность (или не менее 50 % проектной прочности)- - проектная прочность достигается в 28-суточном возрасте ес- тественного твердения (рис. 5.1). 211 1 сут 2 сут 3 сут 7 сут 14 сут. 28 сут. Рис. 5.1. Кинетика набора прочности бетона, %„• | - относительная прочность традиционного бетона; | | - относительная прочность бетона по ЭСТБ Использование химических добавок для снижения расхода материальных ресурсов и энергозатрат при производстве железобетонных изделий Введение добавок в бетонную смесь должно быть экономически обосновано и давать один или несколько эффектов. На практике при применении добавок чаще всего достигается комплексный эффект, как наиболее рациональный вариант их ис- пользования (табл. 5.6). Таблица 5.6 Варианты использования добавок Виды добавок Уменьшение расхода Ц Повышение Мрз (F) на число ма- рок (ступеней) Повышение во- донепроницаемо- сти W на число марок (ступеней) С-3,1 гр. 15. . .25% - - ЛС'Г III гр. СУ1 ОО о4 - - - с-з+лст+гкжю 15. . .20% 1-1,5 0,5...1,0 J Следует считать, как правило, обязательным введение д о б а в о к в следующих случаях: 212 • пластифицирующих I группы (суперпластификаторов): для приготовления литых (ОК > 20 см) и высокоподвижных смесей, для получения бетонов классов С 40/50 и более, для получения бетонов высокой плотности (W8 и более); • пластифицирующих II группы (сильно пластифицирующих, например, СПС-1): для приготовления высокоподвижных смесей (не для литых), для получения бетонов классов С 30/40 и С 40/50; • пластифицирующих III и IV групп, воздухововлекающих, га- зообразующих для приготовления бетонов повышенной и высокой морозостойкости (F). Для получения бетонной смеси с требуемыми технологическими характеристиками в ее состав рекомендуется вводить: - для увеличения подвижности и уменьшения жесткости пла- стифицирующие (С-3) или воздухововлекающие (СДО) добавки; - для повышения однородности (нерасслаиваемости) стабили- зирующиее (ПОЭ - полиоксиэтилен). Для получения бетона с требуемыми по проекту физико- техническими показателями в его состав для повышения прочности (R) необходимо вводить пластифицирующие добавки (С-3, JICTM-2, ГКЖ-10) или ускорители твердения. Оптимальное количество добавок устанавливается эксперимен- тально при подборе состава бетона. При этом количество уплот- няющих добавок - ускорителей твердения - не должно превышать следующих значений, % от массы цемента (Ц): СН (сульфат натрия Na2S04) 1 СН при допустимости образования вы- солов на поверхности конструкций 2 ХК (хлорид кальция СаС12) ПВК (полиметаллический водный кон- центрат) ХЖ (хлорид железа) • в железобетонных конструкциях 1,5 • в бетонных 2 213 5.2. Применение добавок для улучшения технологических характеристик бетонной смеси: повышения удобоукладываемости (перекачиваемости) бетонной смеси и растворов Удобоукладываемость бетонной смеси назначается в зависимо- сти от типа конструкций и способа формования по СНиП 3.09.01 и СНиП 5.01.23. Подвижность бетонной смеси с пластифицирующими добавками на- значается на 2-4 см ниже по сравнению с бетонной смесью без добавок. Пластифицирующий эффект возрастает как при увеличении до- зировки добавок до определенного предела, так и с увеличением исходной подвижности смеси и расхода цемента. Для некоторых добавок пластифицирующий эффект зависит от способа введения в бетонную смесь пластифицирующих добавок. Способ введения добавок: - путем предварительного растворения в воде затворения; - введение добавки с частью воды затворения в конце переме- шивания бетонной смеси. Пластифицирующие добавки I и II группы необходимо приме- нять для приготовления высокоподвижных и литых бетонных сме- сей. Максимальный разжижающий эффект от применения добавок следует использовать при бетонировании: - тонкостенных; - густоармированных конструкций с высотой бетонирования формуемого слоя бетона более 80 см; - конструкций сложной конфигурации. При этом для бетонов, подвергаемых тепловой обработке, реко- мендуется использовать пластифицирующие добавки 1 группы (су- перпластификаторы). При использовании высокоподвижных и литых смесей для бето- нирования монолитных конструкций из бетонов класса С25/30 и ниже, к которым не предъявляются специальные требования, реко- мендуется применять пластифицирующие добавки на основе моди- фицированных лигносульфонатов (JICTM). При этом лигносульфонаты, модифицированные в п р и с у т с т в и и NaCl и N a 2 S 0 4 , можно применять для бетонов, п о д в е р г а е м ы х 214 тепловой обработке, а обработанные цементом - для литых и высо- коподвижных смесей при необходимости сохранения в течение за- данного времени подвижности смеси. При изготовлении изделий по конвейерной технологии подвиж- ность бетонной смеси должна быть не более 15 см, по агрегатно- поточной - не более 9 см (в зависимости от конкретных условий производства работ допускается до 15 см). Применение бетонных смесей с ОК > 18 см возможно только при стендовой технологии изготовления изделий и конструкций. Литые бетонные смеси с ОК > 20 см при транспортировке и по- даче в формы могут иметь повышенное водоотделение и расслое- ние. Для уменьшения водоотделения рекомендуется производить корректировку состава бетона путем увеличения доли песка за счет уменьшения доли щебня. Итак, применение пластифицирующих добавок снижает: расход электроэнергии и сжатого воздуха, цемента; трудозатраты и время формования изделий; уменьшает износ технологического оборудования. При этом повышается производительность технологических ли- ний и происходит быстрый рост прочности. 5.3. Применение добавок для получения бетонов повышенной прочности В современном бетоноведении применяется и совершенствуется новое поколение бетонов, получивших в мировом научном сообще- стве название «High Performance Concrete!». Появление таких бетонов открыло новую эру в строительстве. Их уникальные свойства: высокая прочность и коррозионная стойкость,- водонепроницаемость и морозостойкость, регулируемая деформа- тивность - позволили реализовать такие строительные проекты, о которых еще сравнительно недавно трудно было даже мечтать. Высококачественные бетоны обеспечивают высокие гарантирован- ные параметры эксплуатационной надежности зданий и сооружений в условиях сложных воздействий окружающей среды и нагрузок. В российском бетоноведении под высококачественными бето- нами понимают легко укладываемые бетоны на гидравлических вя- жущих, сочетающие высокие показатели прочностных свойств 215 (классы по прочности на сжатие от В 40 и выше до В 90, что соот- ветствует маркам по прочности М600-М1200 и более) и темпов твердения (прочность в возрасте суток естественного твердения не менее 25...30 МПа) с требуемыми показателями строительно- технических характеристик. Экономический эффект в строительстве определяется снижением материалоемкости, уменьшением энерго- и трудозатрат и применени- ем техногенных отходов, значительным увеличением долговечности и, как следствие, увеличением срока межремонтной эксплуатации и сни- жением эксплуатационных расходов, связанных с функционированием зданий и сооружений и проведением ремонтных работ. Введение добавок в бетонную смесь не исключает применения технологических факторов повышения долговечности бетона (каче- ство исходных материалов, состав бетона, технология приготовле- ния и укладки, режим твердения и другие), а в ряде случаев позво- ляет исключить их отрицательное влияние. Для получения бетонов классов по прочности на сжатие С 35/45 и выше необходимо использование целого ряда технологических факторов и в том числе обязательное применение пластифицирую- щих добавок I и И группы или комплексных на их основе в сочета- нии с ускорителями твердения (ХК СаС12 и Ca(N03)2 НК). Применение пластифицирующих добавок I группы (суперпла- стификаторов) позволяет получать: тяжелые бетоны классов С 35/45...С 50/60 на портландцементах марок 500 и 550, рядовых заполнителях из бетонной смеси подвиж- ностью 2.. .4 см; тяжелые бетоны классов С 35/45...С 40/50 на портландцементе М 600 и мытых высококачественных заполнителях из литых (ОК - 20...22 см) бетонных смесей или бетон класса С 70/85...С80/90 и выше из бетонных смесей подвижностью 2.. .4 см и менее; быстротвердеющие бетоны прочностью R = 20...40 МПа через 24 ч (в Беларуси) твердения в нормальных условиях в комплексе с ускорителями твердения на рядовых составляющих бетонной смеси при водоцементном отношении В/Ц = 0,23...0,30. В США проч- ность 24,5 МПа достигается в течение 5.. .7 часов. Для обеспечения низкого водоцементного отношения бетонной смеси пластифицирующие добавки I и II группы рекомендуется вводить в повышенных дозировках. При этом следует учитывать, 216 что это может привести к повышенному воздухововлечению в бе- тонную смесь, а соответственно и к снижению прочности бетона. Для уменьшения эффекта воздухововлечения следует ограни- чить время перемешивания бетонной смеси в бетоносмесителе, уве- личить долю мелкого заполнителя или вводить тонкомолотые до- бавки (золы ТЭС и другие). При выборе химических добавок для изготовления бетонов по- вышенной прочности обязательно следует учитывать их влияние на однородность прочности бетона. 5.4. Применение добавок для повышения морозостойкости и водонепроницаемости цементного бетона Для повышения морозостойкости бетонов из жестких и мало- подвижных смесей (П1) следует применять пластифицирующие до- бавки I...III группы. Пластифицирующие добавки IV группы (или пластифицирующе- воздухововлекающего действия), воздухововлекающие и газообра- зующие добавки рекомендуется применять для пластичных смесей. Для получения бетонов марок по морозостойкости F150, F200 следует применять пластифицирующие, пластифицирующе- воздухововлекающие и газообразующие добавки, а для бетонов бо- лее высокой морозостойкости F250, F400 - комплексные химиче- ские добавки - сочетания пластифицирующих и воздухововлекаю- щих или пластифицирующих и газообразующих. Количество по- следних назначают таким образом, чтобы после перемешивания в производственном смесителе, транспортирования и укладки бетон- ной смеси в изделия объем вовлеченного воздуха был 4...6 %, а вы- делившегося газа - 1,5...2,5 % по объему. При технико-экономическом обосновании комплексные химиче- ские добавки допускается применять и для бетонов марок F150, F200. Все пластифицирующие добавки I...IV групп повышают водоне- проницаемость бетона за счет снижения водоцементного отноше- ния и формирования мелкопористой структуры. При этом боль- ший показатель характерен для бетонов с В/Ц < 0,5 и приготовлен- ных на портландцементе. 217 Для получения особо плотных бетонов (W8 и более) наряду с уплотняющими добавками рекомендуется применять пластифици- рующие добавки I группы. Для повышения водонепроницаемости бетонов (W6 и более) из пластичных смесей (ОК = 6...8 см и более) следует применять уп- лотняющие кольматирующиие добавки (сульфат алюминия, суль- фат железа) или комплексные - уплотняющие СА и пластифици- рующие С-3. Введение воздухововлекающих добавок и ускорителей тверде- ния повышает на 0,5... 1 ступень водонепроницаемость бетонов W за счет формирования более благоприятной пористой структуры материала. При снижении водоцементного отношения бетона (для равнопо- движных смесей) эффективность воздухововлекающих и пластифи- цирующе-воздухововлекающих добавок несколько возрастает, од- нако только для пластичных смесей. 5.5. Применение добавок в легких цементных бетонах При изготовлении панелей и конструкций из легких конструкци- онных бетонов рекомендуется применять все химические добавки по аналогии с тяжелыми бетонами с учетом особенностей, изло- женных ниже. Применение пластифицирующих добавок рекомендуется в пер- вую очередь при использовании мелких заполнителей (золы и зо- лошлаковой смеси ТЭС, вспученный перлитовый песок и другие) с повышенной водопотребностью. Уменьшение водосодержания, вы- зывающее повышение плотности бетона, при необходимости следу- ет компенсировать увеличением объема вовлеченного воздуха и соответственно расхода воздухововлекающей добавки. При применении пластифицирующих добавок для легких конст- рукционных бетонов следует учитывать: - повышенную расслаиваемость высокоподвижных и пластич- ных легкобетонных смесей вследствие различий в плотности от- дельных составляющих; - повышение (увеличение) средней плотности р0 легкого бетона в сухом состоянии при уменьшении водосодержания пластифици- рованных бетонных смесей; 218 - уменьшение количества активно действующей добавки вследствие поглощения ее вместе с водой затворсния пористыми заполнителями; - наличие пылевидных фракций в пористых песках и золах ТЭС, уменьшающих эффект пластификации; - эффект воздухововлечения при перемешивании легкобетон- ных смесей с пластифицирующими добавками; - ускоренную потерю подвижности пластифицированных лег- кобетонных смесей вследствие поглощения воды пористыми запол- нителями в процессе выдерживания и транспортирования смеси. Дозировка пластифицирующих добавок для легких конструкци- онных бетонов с мелким плотным заполнителем должна быть в тех же пределах, что и для тяжелых бетонов и несколько выше для бе- тонов, приготовленных с мелким пористым заполнителем. Для уменьшения расслаиваемости высокоподвижных и литых бетонных смесей преимущественно следует использовать заполни- тели фракции 5... 10 мм с плотностью зерна, близкой к требуемой плотности бетона, а в качестве мелкого заполнителя - пористые пески и смеси плотных и пористых песков. Легкобетонную смесь следует приготовить в смесителях прину- дительного действия. Время перемешивания смеси должно состав- лять 3-4 мин. Способ транспортирования бетонной смеси от смесителя к посту формования должен исключать возможность расслоения смеси и потери вовлеченного воздуха. Высота падения бетонной смеси при перегрузках не должна превышать 1 м, а их количество не должно быть более двух. Продолжительность выдерживания легкобетонных смесей не должна превышать 30 мин. Таблица 5.7 Виды добавок, запрещенные для отдельных видов изделий № поз. Изделия и конструкции, условия их эксплуатации Запрещается введение добавок 1 2 3 1 Предварительнонапряженные железобетон- ные изделия и конструкции ХК, ХЖ, ННХК, УПБ, ЛМГ, ПВК 2 Те же армированные сталью группы III (по табл. 9СНиП 2.03.11) ХК, ХЖ, ННХК, УПБ, НК, ННК, ЛМГ, ПВК 219 Окончание табл. 5.7 1 2 3 3 Железобетонные изделия и конструкции: 3.1 с ненапрягаемой рабочей арматурой диамет- ром 5 мм и менее ХК, ХЖ, ЛМГ, ПВК 3.2 Имеющие выпуски арматуры или закладные детали: 3.2.1 без специальной защиты стали XK, ХЖ, HHXK, ЛМГ, ПВК 3.2.2 с цинковыми покрытиями стали НК, ЛМГ, ННК, БХН, БХК, ПВК 3.2.3 с алюминиевыми покрытиями стали ХК, ХЖ, СН, ТНФ, БХН, БХК, НН, ННЬ ПВК,. ЛМГ 3.3 предназначенные для эксплуатации 3.3.1 в агрессивных газовых средах ХК, ХЖ, ПВК, ЛМГ 3.3.2 в зоне неременного уровня воды и в зонах действия блуждающих постоянных токов от посторонних источников ХК, ХЖ, ННХК, ПВК, ЛМГ 3.3.3 в агрессивных сульфатных водах и в раство- рах солей и едких. щелочей при наличии испаряющих поверхностей ХК, ХЖ, ННХК, НК, ННК, ПВК, ЛМГ 3.3.4 в жидких и газовых средах в нормальном, влажном и мокром режимах при наличии в заполнителе включений реакционноспособ- ного кремнезема ХК, ХЖ, СН, ТНФ, НН, ННЬ ТБН, БХН, БХК, ПВК, ЛМГ 3.4 Для электрифицированного транспорта и промышленных предприятия, потребляющих постоянный электрический ток ХК, ХЖ, ННХК, СН, ТНФ, СА, СЖ, НК, ННК, НН, ННЬ ТБН, БХН, БХК, ПВК, ЛМГ 4 Бетонные изделия и конструкции, предна- значенные для эксплуатации в условиях, указанных в п. 3.3.4 настоящей таблицы СН, ТНФ, НН, ННЬ ТБН, БХН, БХК, ПВК, ЛМГ В США и странах ЕС ограничено применение СаС12 в качестве ускорителя твердения бетона и начато применение бесхлоридных ускорителей. В EN есть классы бетона по содержанию хлоридов (С.10,ь " С10,2, СЬ). 220 Таблица 5.8 Сведения о добавках, выпускаемых в Республике Беларусь Наименование добавки и номер нормативного документа Вид добавки по СТБ 1112-98 Наименование доку- мента, регламенти- рующего применение добавки Изготовитель добавки или исходных ком- понентов Разжижитель С-3 ТУ 6-36-0204229- 625-90 нафталин- сульфокислота + + формальдегид Пластифицирующие добавки I группы (суперпластифика- торы) Пособие по примене- нию химических добавок при произ- водстве сборных железобетонных кон- струкций и изделий. М., Стройиздат, 1989 Завод СЖБ № 12 г. Мозырь 11ластификатор СПС (смесь на- триевых солей) СТБ 1414-03 Пластифицирующие добавки II группы (сильно пластифи- цирующая) Рекомендации по применению супер- пластификатора СПС. Полоцкий ГУ и БелНИИС, 1996 Завод БВК, г, Новополоцк Добавка для бетон- ной смеси ЛМГ ТУ 234 БССР 372-89 лигносульфонат технический, мо- дифицированный галитовыми отхо- дами) Пластифицирующие добавки III группы (среднепластифи- цирующая) Рекомендации по приготовлению и применению ком- плексной добавки для бетонной смеси ЛМГ при изготовлении сборных и монолит- ных бетонных и желе- зобетонных конструк- ций и изделий (ПКТБ с ОП Минстроя БССР. Мн., 1986) ЛСТ - Калинин- градский ЦБК (Россия); натрий хлори- стый техниче- ский - Солигор- ский калийный комбинат; спир- товая фракция капролактама ПРУП «Азот», г. Гродно Щелочной сток производства ка- пролактама* Пластифицирующие добавки IV группы (слабопластифици- рующая) Пособие по примене- нию химических добавок при произ- водстве сборных железобетонных кон- струкций и изделий. М,, Стройиздат, 1989 ПРУП «Азот», г. Гродно * Представляет собой негорючую жидкость без механических примесей с мас- совой долей сухого вещества 25...45 %. По степени воздействия на организм ЩСПК относится к веществам 4-го класса опасности (ГОСТ 12.1.007-76), является отходом производства капролактама, выпускается по ТУ 113-03-488-84. 221 Окончание табл. 5.9 1 2 3 4 Сульфат натрия (СН) ГОСТ 6318-77 ТУ 38-1-742-78 Ускоряющая твер- дение Пособие по примене- нию химических добавок при произ- водстве сборных железобетонных кон- струкций и изделий. М., Стройиздаг, 1989 Химические комбинаты гг. Светлогорск и Могилев Полиметалличе- ский водный кон- центрат ПВК СТБ 1113-98. Природ- ный высококон- центрированный рассол, добывае- мый откачкой из скважины или как попутный продукт при разработке нефтяных место- рождений Ускоряющая тверде- ние и противомороз- ная II группы замер- зает при-10 °С (или-23. . . ( -30°С) Руководство по при- менению ПВК при изготовлении бетон- ных и железобетон- ных изделий и строительных рас- творов. Мн., 1996, и Рекомендации по применению ПВК в качестве противомо- розной добавки в бетон. Мн., 1996 ПО «Белгеоло- гия» ПО «Беларусь- нефть» В настоящее время потребности в энергии Беларусь обеспечива- ет приблизительно на 15 % за счет собственных энергоресурсов. Имеется два пути решения проблемы энергосбережения страны. Первый путь - это закупки топлива и электроэнергии за рубежом. Второй путь - эффективное использование всех видов энергетиче- ских ресурсов на всех стадиях энергетической цепочки, от получе- ния до конечного потребления энергии. Первый путь требует боль- ших затрат, второй - позволяет с минимальными затратами достичь положительного результата за счет снижения потребления энергии на единицу продукции. В Беларуси для решения энергосбережения страны выбран второй путь - эффективного использования всех видов энергетических ре- сурсов. 222 ЛИТЕРАТУРА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ» 1. «Энергоэффективность» - ежемесячный журнал. 2. «Белорусский строительный рынок» - рекламно-информа- ционный бюллетень, выходит 2 раза в месяц. 3. «Строительство и недвижимость» - газета. 4. «Белорусская строительная газета». 5. «Белорусская газета» - еженедельная газета, один раз в месяц даег анализ по современным теплоизоляционным строительным материалам и энергосбережению. 6. Пособие П1-99 к СНиП 3.03.01-87 «Теплоизоляция наружных стен зданий эффективными плитными материалами (термошуба)» 7. Пособие ПЗ-2000 «Проектирование и устройство тепловой изоляции ограждающих конструкций зданий и сооружений» к СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции». 8. Аналитические обзоры - www.SciTecLibrary htm «Энергоэф- фективное (экологическое)строительство». 9. Информация акционерного общества «Максимир» - www.uteplitel.ru «Штукатурная система наружного угепления фасадов» 10. Информация ЗАО «МонАрх и Б» - www.monarhib.chat.ru «Ячеистые бетоны». 11. Теплоизоляция: справочник материалов (опубликовано 1 де- кабря 1999 г. Group InterMobile с согласия ООО «Спаэро»), 12. Журнал-справочник «Все для стройки и ремонта» № 7 от 1998 г. 13. Теплый дом: справочник. - М.: ИА «NORMA», 2000. - 402 с. - (Универс. справ, застройщика). В книге представлены материалы, относящиеся к отоплению жилища, сохранению в нем тепла, обогреву и поддержанию микро- климата, а также дан обзор российского рынка теплоизоляционных материалов как отечественного, так и импортного производства. 14. П5-02 к СНиП 3.03.01-87 «Проектирование и устройство те- пловой изоляции ограждающих конструкций зданий и сооружений. Система «Радекс». 15. Сборник рекомендаций. - Минск, 2003. - Система «1IPAJIE- С.КА-ТЕРМО». 223 16. «Мастерская» - Белорусский аналитический журнал дЛ я практиков строительного дела. Выходит с марта 2004 года. 17. Соколовский, Л.В. Энергосбережение в строительстве. - Минск: НПООО «Стринко», 2000. - 92 с. 18. Соколовский, Л.В., Кузьмичев, Р.В. Современные ограждаю- щие конструкции. - Минск: РУП «Минсктиппроект», 2004. - 277 с. 19. Закон Республики Беларусь «Об энергосбережении» // Энер- гоэффективность. - 1 9 9 8 . - № 7 . - С . 2-5. 20. СТБ 1112-98 «Добавки для бетонов. Общие технические ус- ловия». 21. П1-99 «Применение добавок в бетоне» к СНиП 3.09.01-85. Про- изводство сборных железобетонных конструкций и изделий. - Минск: Мин-во строительства и архитектуры Республики Беларусь, 2000. 22. Домокеев, А.Г. Бетоны и изделия из них. Добавки к бетону // Строительные материалы: учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1989.-Гл. 6. 23. СТБ 1113-98. «Полиметаллический водный концентрат. Тех- нические условия». 24. Стройиндустрия и промышленность строительных материа- лов: энциклопедия / Гл.ред. К.В.Михайлов. - М.: Стройиздат, 1996. - 206 с. 25. www.stroymat.ru 26. www.zastroika.by При поиске информации по энергоэффективным технологиям имеет смысл в первую очередь обратиться на Web-серверы органи- заций, занимающихся этими проблемами. В настоящее время прак- тически все периодически издаваемые журналы и организации, свя- занные с проблемами энергоресурсосбережения, экологии и т.п., имеют свои сайты в Интернете. Примерами периодически издавае- мых журналов могут служить «АВОК», «Энергосбережение», «Энергоэффективность», «Нетрадиционные и возобновляемые ис- точники энергии», «Энергосбережение и водоподготовка», «Энер- гия и менеджмент», «Энергетик», «Энергетика за рубежом» и мно- гие другие. Свои сайты имеют такие организации, как Белорусская ассоциация промышленных энергетиков (www.energocenlre.nsys.by), энергосервисная компания «Экологические системы» {www. esco- ecosys. narod. ru) и др. 224 Поиск информации в сети по ключевым словам можно осущест- влять с помощью таких поисковых систем, как www.google.com, www.rambler.ru,www.yahoo.ru,www.yandex.ru,www.au.ru, www.altavista.com,www.all.by и др. Ключевыми могут быть кон- кретно определенные слова, соответствующие данной теме. Напри- мер, по теме «Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хо- зяйстве» ключевыми могут служить слова «тепловая изоляция», «предызолированные трубы», «тепловой насос», «энергосбереже- ние», «энергоэффективность», «эффективность» и др. В результате обработки запроса по ключевым словам различными поисковыми системами выдается огромный список аннотаций по до- кументам, найденным на заданную тему. При этом зачастую возникает эффект «снежного кома» - одна информация «накручивает» другую, затрагиваются параллельные темы, не менее нужные и интересные для пользователя-искателя. Большой объем информации затрудняет рабо- ту. Поэтому для удобства целесообразно всю найденную информацию сводить в таблицу с указанием названия организации или издания и основной тематической направленности, например: Название и адрес Тематика ! Энергосбережение (журнал) http://www.abok.ru/ forma.php.en шае • новые разработки по энергоресур- собережению в области строительства, жилищно-коммунального хозяйства и энергетики обзорно-аналитическая и справочная информация о состоянии российского рынка товаров и услуг в области строительства, жилищно-коммуналь- ного хозяйства и энергетики и т.д. Как правило, электронные издания периодически издаваемых журналов предлагают содержание по годам выпуска, во многих журналах есть материалы статей и возможность их записать их на электронный носитель. Таким образом, использование поиска по ключевым словам с использованием различных поисковых систем и создание базы ссы- лок на основе полученной информации позволяет: 225 - осуществить обзор информации по интересующей теме, предлагаемой различными источниками Интернета; - повысить уровень новизны информации; - мобильность Интернета позволяет получать информацию не- зависимо от наличия ее в других источниках; - схемы, рисунки, фотографии, информация по ценам и по- ставщикам определенной продукции, контактные телефоны и т.д. делают информацию наглядной, могут оказать помощь энергоме- неджеру и другим заинтересованным лицам. Учебное издание ЗМАЧИНСКИЙ Александр Эмильевич ГАЛУЗО Олег Геннадьевич ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ КУРС ЛЕКЦИЙ Учебно-методическое пособие Редактор Т.Н. Микулик Технический редактор О.В. Дубовик Компьютерная верстка О.В. Дубовик Подписано в печать 24.09.2007. Формат 60x84'/к,- Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 13,14. Уч.-изд. л. 10,27. Тираж 300. Заказ 191. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. ЛИ № 02330/0131627 от01.04.2004. 220013, Минск, проспект Независимости, 65.