Применение теплоизоляционных материалов
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 и, следовательно, малая средняя плотность и низкая теплопроводность.
Применение теплоизоляционных материалов в строительстве позволяет повысить степень индустриализации работ, поскольку они обеспечивают возможность изготовления крупноразмерных сборных конструкций и деталей, снизить массу конструкций, уменьшить потребность в других строительных материалах (бетон, кирпич, древесина и др.), сократить расход топлива на отопление зданий, уменьшить потери тепла в промышленных агрегатах. Теплоизоляционные материалы обеспечивают надлежащий комфорт в жилых помещениях, улучшают условия труда на производстве, снижают случаи травматизма.
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, что доказано исследованиями.
Исследования показывают, что, например, в европейских странах можно было бы уменьшить выбросы СО(2) на 50%, если бы во всех отапливаемых зданиях соблюдались требования по теплоизоляции.
По мере сокращения выбросов СО(2) одновременно резко уменьшается выделение в атмосферу SO(2) и NO(2), что снижает объем кислотных дождей.
На примере Германии: ежегодно в атмосферу при сжигании энергоносителей для отопления домов уходит 0,5 млрд. тонн СО(2).
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 СО(2) 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 СО(2), нитратов NОx и других компонентов, что значительно уменьшает количество кислотных осадков.
Исследования, проведенные в Англии, показали, что если в расчете на кв.м строительной площади использовать 50 мм изоляционных материалов, то через 50 лет содержание СО(2) 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. Эффективное снижение расхода энергии на отопление возможно лишь при комплексном подходе к решению этой проблемы. Энергопотери начинаются уже при подачи тепла с ТЭС потребителям. В настоящее время эти потери оцениваются в 15-16% от отпускаемой потребителям энергии, что соответствует 60 млн тонн условного топлива в год. В странах Европы этот показатель в 1,5-2 раза ниже за сч¸т более эффективной теплоизоляции трубопроводов. В часности, там широко применяется один из самых эффективных видов конструкции теплопроводов - бесканальная прокладка трубами, изолированными ж¸стким пенополиуретаном.
Теплопотери в самом здании складываются из теплопотерь через ограждающие конструкции, чердачные перекрытия, окна и вентиляционную систему.
Распределение теплопотерь через различные элементы здания при нормированных тепловых сопротивлениях.
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 прмышленно развитые страны (США, Швеция, Финляндия и др.), в которых объ¸м выпуска теплоизоляционных материалов на душу населения в 5-7 раз выше, чем в России.
Теплоизоляционные материалы являются, в основном, местными строительными материалами. Их невыгодно перевозить на дальние расстояния, так как вследствие их малой средней плотности не используется полностью грузоподъемность транспортных средств. Например, в вагоне с грузоподъемностью 60 тонн можно перевозить не более 10 тонн минераловатных плит.
КЛАССИФИКАЦИЯ
Номенклатура теплоизоляционных материалов весьма обширна, а свойства разнообразны. Общая классификация теплоизоляционных материалов представлена в таблице.
По ГОСТ 16381-77 ТИМ классифицируются по следующим основным признакам:
По виду исходного сырья теплоизоляционные материалы могут быть органическими и минеральными.
По форме и внешнему виду материалы подразделяются на штучные изделия (плиты, блоки, кирпич, цилиндры, полуцилиндры, скорлупы, сегменты), рулонные и шнуровые (маты, шнуры).
По средней плотности.
В отличие от многих других строительных материалов марка теплоизоляционного материала устанавливается не по показателю прочности, а по величине средней плотности, которая выражается в кг/куб.м.
По этому показателю теплоизоляционные материалы делят на следующие марки: 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500. Марка теплоизоляционного материала представляет собой верхний предел его средней плотности. (Например, изделия марки 100 могут иметь среднюю плотность равную 75-100 кг/куб.м). Зависимость теплопроводности минеральных волокнистых ТИМ от средней плотности.
По жесткости теплоизоляционные материалы подразделяются на следующие виды: мягкие, полужесткие и жесткие. Кроме того, выпускаются изделия повышенной жесткости и твердости, хорошо сопротивляющиеся внешним нагрузкам.
По способу порообразования теплоизоляционные материалы делят на следующие виды:
- материалы с волокнистым каркасом;
- вспученные материалы;
- вспененные материалы;
- материалы с пористым заполнителем;
- материалы с выгорающими добавками;
- материалы с пространственным каркасом.
Классификация теплоизоляционных материалов в зависимости от способа порообразавания структуры формы и внешнего вида с указанием основних видов данных материаловдля минеральных и для органических представлены в таблицах.
По горючести теплоизоляционные материалы подразделяются согласно CниП 21-01-97 см. "Огнезащитные материалы".
По теплопроводности материалы и изделия подразделяются на классы:
А - низкой теплопроводности (<0,06 Вт/мК),
Б - средней теплопроводности (0,06-0,115Вт/мК),
В - повышенной теплопроводности (0,1-0,175Вт/мК).