Энергосберегающие конструкции и изделия
Проблеме получения теплых и, соответственно, энергосберегающих конструкций уделяется все больше внимания. Они должны быть, во-первых, прочными, жесткими и воспринимать нагрузки, то есть быть несущей конструкцией, а во-вторых, должны защищать внутреннее пространство от дождя, жары, холода и других атмосферных воздействий, то есть обладать низкой теплопроводностью, быть водостойкими и морозоустойчивыми.
В природе не существует материала, который удовлетворял бы двум этим требованиям. Для жестких конструкций идеальным материалом является металл, бетон или кирпич. Для утепления годится только эффективный утеплитель, например, каменная вата. Поэтому для того, что бы ограждающая конструкция была прочной и теплой, используют композицию или комбинацию как минимум двух материалов – конструкционного и теплоизоляционного.
Композиционная ограждающая конструкция в свою очередь может быть представлена в виде нескольких отличных друг от друга систем и конструкций:
1 Жесткий каркас с заполнением межкаркасного пространства эффективным утеплителем.
2 Жесткая ограждающая конструкция (например, кирпичная или бетонная стена), утепленная со стороны внутреннего помещения, или так называемое внутреннее утепление.
3 Две жесткие пластины и эффективный утеплитель между ними, например, «колодезная» кирпичная кладка, железобетонная панель «сэндвич» и т. д.
4 Тонкая ограждающая конструкция (стена) с утеплителем с внешней стороны, так называемое внешнее утепление.
Все типы утепления зданий возможно реализовать, как во вновь строящихся зданиях, так и при модернизации ранее построенных.
Четвертый вид конструкции является наиболее эффективным и заключается в устройстве термошубы, представляющей собой многослойную конструкцию, состоящую из плит утеплителя, прикрепленных к подготовленной поверхности стен клеящим составом и дюбелями для укрепления утеплителя, защитного покрытия, армированного сеткой в сочетании с защитными алюминиевыми профилями с перфорированными стенками и отделочного покрытия.
В качестве утепляющих материалов для термошубы применяют: пенополистирольные или минераловатные плиты.
Кроме «термошубы» утепление стен зданий и сооружений с наружной стороны можно выполнить устройством на фасаде здания каркаса, в который вставляются и фиксируются в нем плиты утеплителя, а поверх каркаса навешиваются облицовочные панели (сухая штукатурка) или выполненная на некотором расстоянии кирпичная кладка. При этом внутри конструкции, между утеплителем и облицовкой, сохраняется зазор, по которому свободно цир-кулирует воздух. Этот воздух удаляет влагу, испаряющуюся из помещения сквозь стены, не давая ей задерживаться в утеплителе. Получается, что фасад вместе с утеплителем «дышит», дышит и стена. А утеплитель все время сухой, и его теплоизолирующая способность постоянно сохраняется на высоком уровне.
Но наиболее технологичным и индустриальным способом строительства является применение готовых строительных изделий и конструкций, в которых еще в заводских условиях, при их производстве, заложены необходимые требования по прочности и теплоизолирующей способности. К этим изделиям можно отнести термоблоки, «сэндвич» панели и другие изделия и конструкции.
Термоблок - стеновое изделие размером 390х190х188, состоящее по периметру из песчаного бетона, внутри заполненное пенобетоном. При производстве термоблока из песчаного бетона вибропрессованием формуется оболочка - коробка без крышки и дна ( ее дном является металлический или деревянный поддон), а на следующем технологическом посту она заполняется особо легким бетоном. Прочностные характеристики свежеотформованной оболочки вполне достаточны, чтобы выдержать давление легкой пенобетонной смеси. Теплозащитные свойства термоблоков определяются двумя основными факторами: свойствами особо легкого пенобетона заполнения, геометрией и материалом оболочки. Это может быть плотный песчаный бетон, песчаный бетон с воздухововлечением, тяжелый жесткий пенобетон. Характеристики материалов термоблока приведены в таблице 13.
Таблица 13
Характеристики материалов термоблока
| Материал | Прочность (марка бетона) | Морозо- стойкость | Водонепро- ницаемость | Средняя плотность, кг/м3 | Коэффи- циент теплопро- водности λ, Вт/м оС |
| Блок – опалубка | М 400 | F 200 | W6 | 0,99 | |
| Заполни- тель- пено- бетон | _ | _ | _ | 0,032 |
Термоблок – универсальный стеновой материал, пригодный для строительства любых типов жилых домов.
«Сэндвич» панели
«Сэндвич» панели – трехслойные панели с утеплителем, облицованные с двух сторон листовым материалом. По функциональному назначению «сэндвич» панели подразделяются на стеновые, кровельные и отделочные. Применение панелей обеспечивает:
- сжатые сроки монтажа;
- низкие затраты на капитальное строительство (благодаря небольшому весу панелей, для их монтажа не требуется специальная техника и можно использовать облегченный фундамент и т.д.);
- возможность демонтажа (с сохранением конструкциями своих свойств);
- богатый выбор отделки и цветовой гаммы.
Данные конструкции применяются при строительстве объектов различного назначения – от промышленных и административных зданий до спортивных сооружений, а также для устройства теплых контуров вокруг сушильных камер, холодильных систем и т.д.
Размеры выпускаемых панелей зависят от технологических возможностей производства. Максимальные размеры панелей примерно следующие: длина – до 12000 мм, ширина – до 1200 мм, толщина – от 50 до 300 мм. Размер толщины панели производится в зависимости от ветровых нагрузок, пролета и требуемого сопротивления теплопередачи. Обычно у производителей имеются специально разработанные таблицы, облегчающие выбор необходимых размеров панелей.
В зависимости от назначения облицовка «сэндвич» панелей может быть выполнена из алюминия, нержавеющей и оцинкованной стали, а также из фанеры, гипсокартонной плиты, ДСП, ДВП и т.д. В качестве утеплителя используется минеральная вата, пенополистирол, пенополиуретан.
Заключение
Среди важнейших проблем, поставленных наукой и практикой, особое место занимает проблема энергосбережения. Энергосбережение поднято на уровень государственной политики. Важную роль в решении проблемы играет использование теплоизоляционных строительных материалов. Строителям и технологам следует приложить усилия для производства энергосберегающих материалов, изделий и конструкций и внедрение современных технологии по месту потребления и, по возможности, с использованием своих сырьевых материалов и местных материалов как органического, так и минерального происхождения, уменьшения потока импортных материалов. Это связано с тем, что перевозка теплоизоляционных материалов на значительные расстояния способна поднять их стоимость сверх пределов, так как в связи с их малой средней плотностью и высокой пористостью, перевозится в основном воздух.
В учебном пособии приведены основные строительные материалы, знание свойств, особенностей структуры которых позволит правильно применить их в строительстве и ,в какой-то мере, решить проблему энергосбережения.
Многие, приведенные в учебном пособии, виды энергосберегающих строительных материалов и изделий являются традиционными и известны давно. Например, минеральная, стеклянная вата, пеностекло, ячеистые бетоны, органические материалы – камышит, стромит, вата из отходов бумаги, некоторые виды полимерных материалов. Но, в связи с вызовами времени и возросшими требованиями к комфорности, экологичности, экономичности, эстетичности жилья, новыми технологиями строительства, развитием науки, техники и технологии, усовершенствованием конструкций оборудования и установок, компъютеризацией технологических процессов научные исследования по совершенствованию структуры, свойств материалов, уменьшения их стоимости не прекращаются.
Так, при производстве органических материалов, широко применяются различные добавки (гидрофобизаторы, антипирены, антисептики, нанодобавки), позволяющие повысить эксплуатационные свойства материалов: прочность, огнестойкость, термостойкость, долговечность. В технологии минеральных теплоизоляционных материалов разработка нового, более мощного, эффективного мелющего, смешивающего, формующего оборудования и высокотемпературных установок позволяет повысить однородность смесей, гомогенность расплавов, получить более высокие температуры, обеспечить влияние индукционных, магнитных сил на процесс получения материала, что положительно сказывается на свойствах продукции и расширяет круг используемых сырьевых материалов.
Разрабатываются составы и технологии принципиально новых материалов на основе достижений нанотехнологии.
В учебном пособии, при изложении материала, приведены результаты технических и научных поисков исследователей и производственников, знание которых облегчит работу выпусников магистратуры и бакалавриата строительных специальностей.
Литература
1. Л.П. Зарубина Теплоизоляция зданий и сооружений. Материалы и технологии. С-П: БХВ- Петербург. 2013, 406 с.
2. К.И. Львович. Применение термоблоков в малоэтажном строительстве. Москва.2011 г, 165 с.
3. Горлов Ю.П. и д.р. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. М: Высш. Шк.,1989
4. Горбунов Г.И. Основы строительного материаловедения: -М.: ИАСВ, 2002
5. Глуховский К.Э. и д.р.Основы технологии отделочных, тепло- и гидроизоляционных материалов. Киев: В.шк,1986.
6. Хрулев В.М. Технология и свойства композиционных материалов для строительства. Учебное пособие для строительно-технологических специальностей ВУЗов.- Уфа: ТАУ,2001,168е.
7. Лотов В.А. Перспективные теплоизоляционные материалы с жесткой структорой // Строительные материалы. №11. 2004. 8-9с.
8. Теплоизоляционная продукция в России // Еврострой. №34. 41-47с.
9. Шойхет Б.М. и др. Новое качество и номенклатура теплоизоляционных материалов «Сен-Гобен Изовер» // Строительные материалы. №3. 2005. 19-22 с.
10. «ISOVER» : классификация теплоизоляционных материалов «Сен-Гобэн Изовер» // Строительные материалы. № 1. 2005. С.58-60.
11. «ISOVER» - новые цветы мирового лидера // Строительное обозрение. Ноябрь. 1999. С. 66-67.
12. Развитие современных технологий производства и применения теплоизоляционных материалов компанией URSA Россия // Строительные материалы. №1. 2004. С. 16-17
13. Теплоизоляционные изделия «URSA GLASSWOOL» // Строительство и городское хозяйство. №75. 2005. С. 88-89.
14. Теплоизоляционные изделия «URSA GLASSWOOL» // Строительные материалы. №5. 2005. С. 38-39.
15. Ламельные маты «URSA TECH» при тепло- звукоизоляции прмышленного оборудования и турбопроводов // Промышленно-строительное обозрение. №3(85). Июнь. 2005. С. 62.
16. «Rockwool»: изоляционные материалы из минеральной ваты // БСТ. №2. 2000. С. 58-59.
17. Гончарик В.Н. Теплоизоляционный ячеистый бетон // Строительные материалы. №3. 2004. С. 24-25.
18. Гончарик В.Н. и др. Плитный утеплитель из ячеистого бетона пониженной плотности // Строительные материалы. №1. 2005. С. 38-40.
19. Коламацкий А.С. Теплоизоляционные изделия из пенобетона // Строительные материалы. №1. 2003. С.38-39.
20. Газобетон: легко строить – легко жить // Вестник строительного комплекса Северо-Запада. №7. Ноябрь. 2003. С. 22.
21. Чернышев Е.М. и др. Эффективность применения ячеистого бетона в жилищном строительстве // ПГС. №3. 2002. С. 29-32.
22. Монолитный пенобетон в конструкциях зданий // Промышленно-строительное обозрение. №2(76). Апрель. 2004. С. 73.
23. Перспективные отечественные разработки: пеностекло – новая технология ждет внедрения // Промышленно-строительное обозрение. №10(49). Ноябрь. 2000. С. 13-14.
24. Байболов С.М., Джалгаспаев А.У., Орынбеков С.Б. Получение и исследование теплоизоляционных материалов из пенополистирола.
Алматы, ААСИ, 1989.
25. Горяйнов К.Э., Бубенецкий К.Н., Васильков С.Г. Технология минеральных теплоизоляционных материалов и легких бетонов. М.: Госстройиздат, 1976.
26. Горяйнов К.Э., Горяйнова С.К. Технология теплоизоляционных материалов и изделий. М:
27. Материаловедение в строительстве, под.ред. И.А. Рыбьева - М.: Издательский центр «Академия»,2006
28. Микульский В.Г. и др. Строительные материалы (материаловедение и технология), уч.пос.-М: ИАСВ, 2004
29. Справочник по производству теплозвукоизоляционных материалов.
Под.ред. Спирина Ю.Л., М.: Стройиздат, 1975.
30. Лысенко Е.И., Котлярова Л.В., Ткаченко Г.А., Трищенко И.В., Юндин А.Н. Современные отделочные и облицовочные материалы: Учебно-справочное пособие. — Ростов н/Д: «Феникс», 2003. - 448 е.,
31. В.Л. Уткин. Новые технологии строительной индустрии. Изд. «Русский Издательский Дом». Москва, 2004,- 116 с.
32. Ю.А. Мамонтов, Н.А. Сузев, Н.Е. Асанов, С.С. Ажидинов. Современные строительные материалы в архитектурных конструкциях зданий и сооружений. Учебное пособие для архитектурных и строительных специальностей вузов. В 2-х частях. Часть 1. Фундаменты и полы, потолки и крыши. Специальные материалы. - Шымкент: «Алтын алка», 2007г, 190 с.
33. Ю.А. Мамонтов, Н.А. Сузев, Н.Е. Асанов, С.С. Ажидинов. Современные строительные материалы в архитектурных конструкциях зданий и сооружений. Учебное пособие для архитектурных и строительных специальностей вузов. В 2-х частях. Часть 2. Стены зданий, перегородки, двери, окна, лестницы. Отделочные материалы. - Шымкент: «Алтын алка», 2007г, 220с.
34. А.А. Кулибаев, В.К. Бишимбаев и др. Строительные материалы. – Алматы, 2005г.,
35. А.А. Кулибаев, В.К. Бишимбаев и др. Архитектурное материаловедение.- Алматы.: Гылым, 2004г.
36. В.В. Козлов. Сухие строительные смеси. Москва. Изд. АСВ 2000г. 96с.
37. Горбунов Г.И. Основы строительного материаловедения: - М.: ИАСВ, 2002
38. Глуховский К.Э. и др. Основы технологии отделочных, тепло- и гидроизоляционных материалов. Киев: В.шк,1986.
39. Наназашвили И.Х. Строительные материалы, изделия и конструкции. Справочник-М.: Высшая школа, 1990, 495 с. 23. Материаловедение в строительстве, под.ред. И.А. Рыбьева - М.: Издательский центр «Академия», 2006
40. Г.С.Бурлаков «Основы технологии керамики и искусственных пористых заполнителей» Изд. «Высшая школа», Москва, 1972, 424 с.
41. Наназашвили И.Х. Строительные материалы, изделия и конструкции. Справочник. - М: Высш.школа, 2004
42. Строительные материалы: Справочник/ А.С. Болдырев, П.П. Золотов, А.Н. Люсев и др. под ред. А.С. Болдырева, П.П. Золотова- М: Стройиздат, 1989-567с.
43. Химическая технология керамики: Учеб. пособие для вузов/ под ред. И.Я. Гузмана.-М.: ОООРИД «Строительные материалы», 2003. – 496 с.
44. А.Р. Ахметов Технология и свойства ячеистого бетона. Учебное пособие. Мин. обр. Казахстана, Алма-Ата, 1992 г.
45. Ахметов А.Р., Бисенов К.А. Основы производства ячеистого бетона и силикатного кирпича. Алматы. Гылым., 1999г.
46. Ахметов Д.А., Ахметов А.Р., Бисенов К.А. Ячеистые бетоны. Алматы Гылым, 2008 г.
47.Гипсовые материалы и изделия ( производство и применение). Справочник. Под общей ред.А.В. Ферронской.- М.: Издательство АСВ, 2004 г. - 488с.
Усенкулов Ж.А., Калшабекова Э.Н.