Утепление пенополиуретаном Златоуст
Утепление дома
ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЗДАНИЙ С ПОМОЩЬЮ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
Теплоизоляция - защита зданий, тепловых промышленных установок (или отдельных их узлов), холодильных камер, трубопроводов и прочего от нежелательного теплового обмена с окружающей средой. Так, например, в строительстве и теплоэнергетике теплоизоляция необходима для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду, в холодильной и криогенной технике - для защиты аппаратуры от притока тепла извне. Теплоизоляция обеспечивается устройством специальных ограждений, выполняемых из теплоизоляционных материалов (в виде оболочек, покрытий и т. п.) И затрудняющих теплопередачу.
Теплоизоляционными называют строительные материалы и изделия, предназначенные для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, а также различных промышленных установок, аппаратуры, трубопроводов, холодильников и транспортных средств. Основной особенностью теплоизоляционных материалов является их высокая пористость (70-98 %) и, следовательно, малая средняя плотность и низкая теплопроводность (коэффициент теплопроводности не более 0,2 Вт/(м оС)).
Задача теплоизоляции зданий - снизить потери тепла в холодный период года и обеспечить относительное постоянство температуры в помещениях в течение суток при колебаниях температуры наружного воздуха. Применяя для теплоизоляции эффективные теплоизоляционные материалы, можно существенно уменьшить толщину и снизить массу ограждающих конструкций и таким образом сократить расход основных стройматериалов (кирпича, древесины, стали и др.) и увеличить допустимые размеры сборных элементов.
В тепловых промышленных установках (промышленных печах, котлах, автоклавах и т. п.) теплоизоляция обеспечивает значительную экономию топлива, способствует увеличению мощности тепловых агрегатов и повышению их КПД, интенсификации технологических процессов, снижению расхода основных материалов.
Экономическую эффективность теплоизоляции в промышленности часто оценивают коэффициентом сбережения тепла.
Теплоизоляция промышленных установок, работающих при высоких температурах, способствует также созданию нормальных санитарно-гигиенических условий труда обслуживающего персонала в горячих цехах и предотвращению производственного травматизма. Большое значение имеет теплоизоляция в холодильной технике, так как охлаждение холодильных агрегатов и машин связано со значительными энергозатратами.
Важнейшей целью теплоизоляции строительных конструкций является сокращение расхода энергии на отопление здания. Теплоизоляция является очень эффективным способом уменьшения потребности в отоплении и соответственно приводит к уменьшению СО 2 в атмосфере и, так называемого, парникового эффекта, чтодоказано исследованиями.
Различные исследования были проведены EURIMA (Европейской Ассоциацией производителей изоляционных материалов) в разных уголках Европы. Они убедительно показали, что загрязнения окружающей среды большой мере можно избежать, развивая технологию изоляционных процессов. В Европе общее количество выбросов С02 составляет 3000 млн тонн В год. С применением теплоизоляции количество выбросов уменьшается на 10 %, что составляет 300 млн тонн В год. Одновременно сокращаются выбросы двуокиси серы, нитратов и других компонентов, что значительно уменьшает количество кислотных осадков.
Исследования, проведенные в Англии, показали, что если в расчете на квадратный метр строительной площади использовать 50 мм изоляционных материалов, то через 50 лет содержание С02 в атмосфере сократится на 1 тонну. Выгода оказывается значительной, если принимать во внимание весь объем жилой площади и те преимущества, которые влечет за собой повышенная комфортность жилых и производственных помещений.
По данным кафедры строительных материалов МГСУ на отопление зданий ежегодно расходуется 240 млн тонн условного топлива, что составляет около 20 % от общего расхода энергоресурсов в России. Ущерб исчисляется многими миллиардами рублей. Эффективное снижение расхода энергии на отопление возможно лишь при комплексном подходе к решению этой проблемы. По оценкам специалистов Госстроя, только для жилищного сектора требуется 30 миллионов кубометров эффективных утеплителей в год. А в России пока производится 8 миллионов кубометров различных теплоизоляционных материалов в год.
Основной путь снижения энергозатрат на отопление зданий лежит в повышении термического сопротивления ограждающих конструкций с помощью теплоизоляционных материалов. Подсчитано, что 1 куб.М теплоизоляции обеспечивает экономию 1,4-1,6 т условного топлива в год. Значимость этого пути экономии топливно-энергетических ресурсов оценили промышленно развитые страны (США, Швеция, Финляндия и др.), в которых объём выпуска теплоизоляционных материалов на душу населения в 5-7 раз выше, чем в России.
Страна |
Объем выпуска теплоизоляционных материалов, М3 на 1000 жителей
|
США | 500 |
Швеция | 600 |
Финляндия | 420 |
Россия | 90 |
Для повышения теплозащиты зданий принципиальных технических решений может быть два: или увеличивать соответственно толщину стен в 1,5-2,0 раза из традиционно применяемых материалов (кирпич, легкобетонные панели) или утеплять здание с применением современных утеплительных систем, не увеличивая, а в некоторых случаяхснижая толщину стен. Второе решение, как показывает практика, является наиболее экономически выгодным.
Утепление зданий с помощью утеплительных систем имеют преимущества в двух аспектах:
- экономический аспект - снижение энергозатрат на отопление помещений примерно на ЗО%;
- социальный аспект - повышение теплового комфорта помещений.
Основные потери тепла в зданиях происходят через:
. стены, имеющие низкое термическое сопротивление
· крыши (обычно с мягкими плоскими кровлями и низким термическим сопротивлением);
· окна и балконные двери, которые в силу физического износа имеют неплотности, способствующие фильтрации воздуха, да и сама конструкция окон .не соответствует современным требованиям;
· фундаменты, в которых отсутствует теплоизоляция;
· входные двери, требующие их повсеместной замены;
· внешние выступающие конструкции - балконы, козырьки и т.п., способствующие передаче тепла в окружающую среду.
Распределение тепловых потерь через различные элементы здания при нормированных тепловых сопротивлениях
Теплоизоляционными материалами (ТИМ) называют изделия, а так же строительные материалы, которые сделаны для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, особенностью которых является их пористость и малая плотность, а так же низкая теплопроводность.
Главной целью на сегодня стоит сокращение расхода энергии на отопление здания. Использование теплоизоляции в строительстве зданий помогает существенно уменьшить массу конструкций и еще уменьшить расход основных строительных материалов, таких как кирпич, древесина, бетон и др.
Сегодня, в конструкциях зданий и сооружениях применяют разные ТИМ: материалы на основе пенополиуретана, пенополистирола, минеральной ваты и стекловаты и пр.
ТИМ широко используются в конструкциях современных зданий. Благодаря их помощи утепляют не только кровли, но и наружные, внутренние, подвальные стены, а так, же полы и перекрытия. Всегда к теплоизоляционному материалу предъявляют особые требования, которые зависят от условий его эксплуатации. Выбор материала осуществляется в соответствии с требованиями к материалу и его техническим описанием.
Технической характеристикой ТИМ будет являться теплопроводность - это способность материалов передавать теплоту. Для определения количества этой характеристики требуется использовать коэффициент теплопроводности, равный количеству тепла. Однако величина теплопроводности ТИМ зависит от плотности материала, вида, размера, расположения пор и т.Д. Причем сильное влияние на теплопроводность оказывает температура и влажность материала. В разных странах методы измерения теплопроводности материалов сильно отличаются, в этом случае при сравнении теплопроводностей различных материалов важно учитывать, при каких условиях проводилисьизмерения.
К параметрам, характеризующим ТИМ, относят плотность, прочность на сжатие, сжимаемость, водопоглощение, паропроницаемость и огнестойкость. сорбционная влажность, морозостойкость.
СВОЙСТВА И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Физико-технические свойства используемых теплоизоляционных материалов оказывают определяющее влияние на теплотехническую эффективность и эксплуатационную надежность конструкций, трудоемкость монтажа, возможность ремонта в процессе эксплуатации и в значительной степени определяют сравнительную техникоэкономическую эффективность различных вариантов утепления зданий.
Теплоизоляционные материалы в конструкциях утепления зданий должны соответствовать требованиям пожарной безопасности по СНиП 2.01.02-85, иметь гигиенические сертификаты, не выделять токсичные вещества в процессе эксплуатации.
На долговечность и стабильность теплофизических и физико-механических свойств теплоизоляционных материалов в конструкциях утепления зданий влияют многие эксплуатационные факторы, включая:
· знакопеременный температурно-влажностный режим теплоизоляционных конструкций;
· возможность капиллярного и диффузионного увлажнения теплоизоляционного материала в конструкции;
· воздействие ветровых нагрузок;
· механические нагрузки от собственного веса в конструкциях стен и нагрузки при перемещении людей в конструкциях крыш и перекрытий.
С учетом указанных факторов теплоизоляционные материалы для утепления зданий должны отвечать следующим основным требованиям:
теплоизоляционный материал должен обеспечивать требуемое сопротивление теплопередаче при возможно минимальной толщине конструкции, что достигается применением материалов с расчетным коэффициентом теплопроводности 0,02 - О,О6 Вт/м2;
· паропроницаемость материала должна иметь значения исключающие возможность накопления влаги в конструкции в процессе ее эксплуатации;
· плотность теплоизоляционных материалов для утепления зданий ограничивается допустимыми нагрузками на несущие конструкции;
· прочность материала;
· морозостойкость;
· гидрофобность и водостойкость;
· биостойкость и отсутствие токсичных выделений при эксплуатации.
О пенополиуретане (ППУ)
Высокая технологичность обусловливает широкий спектр применения ППУ:
1. Холодильная техника (теплоизоляция бытовых и торговых холодильников и морозильников) складов, ангаров) овощехранилищ и др. помещений);
2. Транспортная холодильная техника (теплоизоляция авторефрижераторов, железнодорожных вагонов - рефрижераторов типа «термос», В том числе "газелей" др.);
З. Строительство быстровозводимых промышленных и гражданских объектов (теплоизолирующая и несущая способность жестких пенополиуретанов (ППУ) в составе сэндвич-панелей);
4. Строительство и капитальный ремонт жилых зданий, индивидуальных домов, коттеджей (теплоизоляция наружных и внутренних стен, внутренняя и внешняя изоляция кровли, изоляция оконных проемов, дверей и т.д.);
5. Промышленное и гражданское строительство (наружная и внутренняя теплоизоляция кровли жестким ППУ методом напыления);
6. Трубопроводный транспорт (теплоизоляция нефтепроводов, высокоэффективная изоляция низкотемпературных трубопроводов на объектах химии методом заливки под предварительно смонтированный кожух);
7. Тепловые сети населенных пунктов (теплоизоляция жестким ППУ трубопроводов горячего водоснабжения при новой прокладке или при капитальном ремонте с
8. Радио и электротехника (придание вибростойкости различным электрическим устройствам, гидрозащита контактных соединений при одновременно хороших электроизоляционных и диэлектрических свойствах жестких ППУ конструкционного типа);
9. Автомобилестроение (формованные детали внутреннего интерьера автомобиля на основе эластичных, полужестких, интегральных, термоформуемых ППУ);
10. Мебельная промышленность (изготовление мягкой мебели с использованием эластичного ППУ (поролон), корпусных и декоративных элементов из жесткого ППУ, лаки, клей, покрытия и др.);
11. Легкая промышленность (произвоДство полиуретановых синтетических кож и изделий, дублированные ткани на основе ППУ и др.);
12. Вагоностроение и самолетостроение (формованные изделия из эластичных ППУ с повышенной огнестойкостью, теплошумоизоляция на основе специальных марок ППУ); Машиностроение (изделия из термопластичных ПУ и специальных марок ПУ и ППУ).
Жесткий ППУ.
Все более широкое распространение в среди теплоизоляционных материалов получают газонаполненные полиуретаны (пенополиуретаны). В силу своей технологичности пенополиуретан во всем мире заслуженно признан теплоизолятором N1.
Теплоизоляционные свойства Жесткий ППУ обладает самым низким на сегодняшний день значением теплопроводности среды всех известных теплоизоляционных материалов: от 0,019 Вт/м2 до 0,028 вт/м2. Поэтому теплоизолирующая способность жесткого ППУ очень велика при малой толщине изоляционного слоя. Благодаря таким свойствам жесткий ППУ пригоден для решения всех профессиональных теплоизоляционных задач, которые по техническим и экономическим причинам требуют оптимальной экономии энергии.
Эффективнее пенополиуретанов только вакуумная изоляция (например, бытовой термос), но она несравнимо дороже и технологически труднореализуема.
Чтобы рассчитать сравнительную теплозащитную эффективность различных строительных материалов достаточно поделить их. Например, для пенополистирола и ППУ это 0,04/0,028 = 1,43, Т.е. 10 см ППУ равны 14,3см сухого полистирола.
Для кирпича и ППУ это 0,80/0,028 = 28,57, Т.е. 10см ППУ эквивалентны 285,7cM кирпича.
Для волокнистых теплоизоляционных материалов такой расчет не корректен, так как в российских строительных реалиях воду они наберут обязательно, теплопроводность при этом увеличивается в несколько раз.
Сравнительные характеристики теплоизоляции ППУ и минеральной ватой
Материал Показатели |
Пенополиуретан |
Минеральная вата |
Коэффициент теплопроводности |
0,019-0,028 | 0.034-0,041 |
Толщина покрытия | 35-70 мм | 100-200 мм |
Эффективный срок службы |
до 50 лет | 5 лет |
Влага,агрессивные среды | Устойчив | Теплоизоляционные свойства теряются,восстановлению не подлежат |
Экологическая чистота | Безопосен! Разрешено применение в жилых зданиях Минздравом РСФСР №07.6-561 от 26.12.86 | Аллерген |
Фактические тепловые потери |
В 1,7 раза ниже нормативных СниП 2.04.14-88 эергосбережение, N1 1999 г | Превышение нормативных Снип после 12 месяцев эксплуатации |
Теплоизолятор | Плотность кг/м3 |
Коэффициент теплопроводности |
Эквивалент толщины(мм) |
Срок экспл без потери свойств |
ППУ(жесткий) | 35-100 | 0,019-0,028 | 50 | До 50 |
Пенополистирол | 15-35 | 0,03-0,04 | 80 | 15 |
Минеральная вата | 15-150 | 0,034-0,041 | 90 | 5 |
Рулонная стекловата | 15 | 0,044-0,047 | 115 | 5 |
Пенобетон | 140-400 | 0,146-0.16 | 380 | 10 |
Керамзит | 300-450 | 0,14-0,18 | 370 | 20 |
Кирпич | 1950 | 0,45 | 1200 | Более 50 |
основные технические характеристики пенополиуретанов
Наименование показателей | Величина для различных марок |
Кажущаяся плотность, кг/м3 | 18-100 |
Разрушающее напряжение, Мпа | при сжатии 0,15-1,0 при изгибе 0,35-1,9 |
Теплопроводность Вт/м2 | 0,019....0,03 |
Кол-во закрытых пор, не менее | 85...95 |
Водопоглощение, % объема | 1,2....2,1 |
Адгезионные характеристики ППУ напыляется практически на любые материалы: дерево, стекло, металл, бетон, кирпич, краску, не зависимо от конфигурации поверхности. В результате этого отсутствует необходимость в специальном крепеже изоляции. Кроме того, ППУ покрытие, инертно к кислотным и щелочным средам, может работать в грунте, использоваться как кровельный материал, служить антикоррозионной защитой металла. Очищенный металл не требует никакого дополнительного антикоррозионного покрытия. Единственное, что требуют ППУ защиты от прямых солнечных лучей. Наиболее дешевой защитой является окрашивание нанесенного ППУ покрытия.
Материал обладает замечательными адгезионными свойствами, идеально прилипая к горизонтальным и вертикальным поверхностям из любого материала и любой формы. Нанесенное покрытие не требует обновления и ремонта в течение всего срока службы здания. Теплоизоляция может наноситься на пол, потолок, и стены.
Адгезия пенополиуретана к некоторым материалам
Алюминий | 1,0 кг/кв.см |
Сталь |
1,5 кг/кв.см |
Древесина (фанера) |
1,5 кг/кв.см |
Чугун, оцинкованное железо |
2.0 кг/кв.см |
Бетон | 2,5 кг/кв.см |
Долгосрочное поведение Долговечность ППУ оценивается в 25-30 лет, но и это не предел. В Германии, США, Швеции. Японии специалисты разбирают конструкции стен, крыш, фундаментов, срезают с труб образцы ППУ, залитого в 7О-ых годах прошлого века и корректно формулируют «свойства не изменились». Нет химических причин для разрушения правильно сделанного ППУ. Более 90% ячеек ППУ замкнуты, то есть представляют собой пластиковые капсюли, заполненные газом, с теплопроводностью ниже, чем у воздуха.
Результаты промышленной эксплуатации подтверждают поведение ППУ в лабораторных условиях.
Погодно- И климатоустойчивость жесткого ППУ замечательны: жесткий ППУ отлично зарекомендовал себя на практике в экстремальных климатических условиях самых различных уголков земного шара в течение десятилетий. Во время опытных испытаний жесткий ППУ также показывает отличную устойчивость к старению во влажном, меняющемся климате без сколько-нибудь значительного ухудшения теплоизоляционных свойств.
Результаты натурных испытаний вновь подтвердили высокую репутацию ППУ у строителей. Двадцатилетний опыт успешной промышленной эксплуатации жесткого ППУ позволил выявить не только пределы возможностей, но и "дополнительные" достоинства этого материала, к числу которых относится, прежде всего, способность сохранять низкую теплопроводность в течение длительного времени.
Относится к классам горючести Гl-Г4. Поскольку в компоненты для получения ППУ включены антипирены, то он горит только там, куда попадает пламя внешнего источника огня, и горит до тех пор, пока это пламя есть. Если убрать факел - ППУ гаснет и не тлеет.
Кроме того пенополиуретан обладает уникальным свойством предотвращения распространения огня: он обугливается и коксуется только там, где на него воздействует открытое пламя.
Биологическая устойчивость