Понятие о теплоизоляционных материалах, их назначение и эффективность применения
Теплоизоляционными называются материалы, имеющие теплопроводность не более 0,175 Вт/(моК) и среднюю плотность не выше 500 кг/м3. Такие материалы предназначены для сокращения теплообмена с окружающей средой (теплопотерь) через ограждающие конструкции зданий и изоляцию технологического оборудования, трубопроводов, тепловых и холодильных промышленных установок. Применение подобных материалов в конструкциях позволяет весьма существенно экономить тепловую энергию, дефицитность и стоимость которой постоянно растет. Считается, что 1 м3 эффективных теплоизоляционных материалов экономит 1,45 т условного топлива.
Тепловые агрегаты при их изоляции сокращают потери на 20-30%. Обеспечение теплоизоляции холодильных установок имеет еще большее значение, т.к. стоимость получения единицы холода примерно в 20 раз дороже стоимости получения единицы тепла.
Особенно актуальна проблема теплосбережения в северных районах, где в настоящее время, и особенно в будущем предполагается развитие добывающей и перерабатывающей промышленности, а, следовательно, и увеличение объемов жилищного строительства. Нормативные требования к теплозащите строящихся и эксплуатируемых зданий значительно повышены. Введены новые жесткие нормативы: СП 50.13330.2015 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003» и СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Актуализированная редакция СНиП 41-03-2003». Только высокоэффективные теплоизоляционные материалы способны выполнить эти задачи и обеспечить заданные значения теплового сопротивления ограждающих конструкций.
|
|
|
Эффективность применения теплоизоляционных материалов заключается в следующем:
снижение энергопотребления на отопление за счет повышения уровня теплозащиты ограждающих конструкций;
уменьшение массы зданий и сооружений, а также транспортных расходов в процессе строительства;
улучшение внутреннего микроклимата и звукоизоляции помещений;
улучшение экологии окружающей воздушной среды вследствие снижения выбросов в атмосферу углекислого газа, серы и других вредных веществ, образующихся при сгорании топлива.
Отечественная технология современных теплоизоляционных материалов получила бурное развитие в 60-е годы прошлого столетия в связи со значительным ростом индустриального жилищного строительства. Весомый вклад в технологию внесли ученые МГСУ (МИСИ) – В.А. Китайцев, Ю.П. Горлов, А.П. Меркин, Б.М. Румянцев, В.Н. Соков, А.А. Устенко, А.Д. Жуков и др. Необходимо также отметить научные труды и таких ученых как К.Э. Горяйнов, Ю.Л. Бобров, Е.Г. Овчаренко, Б.М. Шойхет и др.
|
|
|
Классификация теплоизоляционных материалов
Ввиду многообразия теплоизоляционных материалов государственным стандартом «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные» регламентируются их основные классификационные признаки.
В соответствии с ГОСТом структура теплоизоляционных материалов определяется как волокнистая, ячеистая, зернистая и пластинчатая. Волокнистым строением обладают материалы из минеральных или органических волокон. Ячеистое строение характеризуется наличием равномерно распределенных в объеме материала пор, форма которых близка к сферической. Зернистое строение имеют сыпучие, рыхлые материалы. При этом пустотность сыпучей массы зависит от ее зернового состава. Пластинчатое строение свойственно вспученному вермикулиту и материалам на его основе.
По виду исходного сырья теплоизоляционные материалы делятся на неорганические и органические. Это определяет их рабочие температуры, склонность к возгоранию и долговечность. Если материалы включают в себя минеральные (неорганические) и органические составляющие, то их относят к группе преобладающего по количественному содержанию компонента.
Так, к неорганическим теплоизоляционным материалам относят: изделия из минеральной ваты, пеностекло, ячеистые бетоны, асбестосодержащие засыпки и мастичные составы, а также пористые заполнители, используемые как теплоизоляционные засыпки (керамзит, перлит, вермикулит и др.). Неорганические теплоизоляционные материалы теплостойки, негорючи, не подвержены загниванию.
|
|
|
Органические теплоизоляционные материалы получают из природного сырья: древесины, сельскохозяйственных отходов (стебли камыша, лузга подсолнечника и т.п.), торфа, синтетических полимеров. Как правило, материалы из сельскохозяйственных отходов являются местными и характеризуются невысокими строительно-техническими характеристиками, имеют малую долговечность, но выгодны с экономической точки зрения. Материалы, полученные на основе древесного сырья: изоляционные древесно-волокнистые плиты (ДВП), фибролит и арболит, имеют более высокие технические характеристики и поэтому находят широкое применение в строительстве, в частности для малоэтажных зданий. Полимерные теплоизоляционные материалы: пенопласты, поропласты и сотопласты – широко применяют в современном строительстве. Их доля в общем объеме теплоизоляционных материалов достигает порядка 20%. Они отличаются высокими эксплуатационными характеристиками, достаточно долговечны и технологичны.
|
|
|
По внешнему виду и форме теплоизоляционные материалы могут быть сыпучие и штучные.
Сыпучие материалы представляют собой рыхлые массы порошкообразного, зернистого или волокнистого строения. В сухом виде их используют для засыпки в полости стен, межэтажных перекрытий, в ограждающих конструкциях (вспученный перлит, керамзит и т.п.). Некоторые порошкообразные материалы затворят водой и в виде мастик наносят на изолируемую поверхность трубопроводов и тепловых агрегатов.
Штучные материалы выпускают в виде плит, блоков, кирпичей, фасонных изделий (цилиндры, полуцилиндры, сегменты), гибких матов, полос, жгутов и шнуров.
Штучные материалы называют теплоизоляционными изделиями. Применение штучных изделий позволяет ускорить производство строительных работ и одновременно повысить их качество по сравнению с использованием засыпок или мастичной теплоизоляции.
Для изделий на основе минеральной ваты предусмотрено деление по жесткости. По этому показателю все изделия подразделяются на мягкие, полужесткие, жесткие, повышенной жесткости. Критерием оценки служит относительная деформация сжатия, выраженная в процентах при стандартном давлении (сжимаемость).
По содержанию связующего вещества классифицируют минераловатные теплоизоляционные изделия. В зависимости от наличия связующего вещества они подразделяются на не содержащие (товарная вата в рулонах, прошивные маты, полосы и шнуры) и содержащие связующее вещество и требующие тепловой обработки (плиты, цилиндры и полуцилиндры).
По назначению теплоизоляционные изделия делят на общестроительные и технические (для изоляции агрегатов и трубопроводов). Строительная теплоизоляция предназначена для повышения изолирующей способности основных элементов зданий и сооружений:
наружных стен (системы «вентилируемые и штукатурные фасады», «колодезная кладка», железобетонные и металлические «сэндвич-панели»);
плоских и скатных кровель, в том числе над чердачными и мансардными помещениями;
перекрытий над неотапливаемыми подвалами, холодными подпольями и проездми;
межэтажных перекрытий и межкомнатных перегородок с целью улучшения акустической комфортности (в том числе «плавающий пол»).
Техническая изоляция используется в системах отопления, горячего и холодного водоснабжения, для изоляции промышленного оборудования, работающего при повышенных (котлы, печи, теплообменники, парогенераторы и др.) и пониженных (холодильные камеры, промышленные холодильники) температурах.
Поведение теплоизоляционных материалов в условиях пожара характеризуется пожарной опасностью. Негорючие материалы (НГ) не обладают пожарной опасностью. Горючие материалы способствуют возникновению и развитию опасных проявлений пожара: высокой температуры, пламени, дыма и пр. Для горючих теплоизоляционных материалов пожарная опасность оценивается рядом факторов: горючестью, воспламеняемостью, дымообразующей способностью, главной из которых является горючесть. По горючести материалы делят на группы: НГ- негорючие, Г1 - слабогорючие, Г2 - умеренногорючие, Г3 - нормальногорючие, Г4 – сильногорючие.
Горючесть устанавливают по результатам испытания образцов материала в камере сжигания под действием пламени газовой горелки. В ходе испытания определяют степень повреждения образца по массе и длине, продолжительность самостоятельного горения и температуру отходящих газов.
Возможность использования теплоизоляционного материала для изоляции горячих поверхностей определяется предельно допустимой температурой применения, которую материал может выдерживать в течение длительного времени без потери физико-механических свойств. Температура зависит от химического состава и для органических теплоизоляционных материалов обычно не превышает 100-150оС. Неорганические (минеральные) материалы в зависимости от состава выдерживают нагрев до 500-800оС. Для использования теплоизоляционных материалов при более высоких температурах выпускают специальные изделия.
По теплопроводности при 25оС все теплоизоляционные материалы принято классифицировать на три класса: А-низкой теплопроводности - до 0,06 Вт/(моК), Б-средней теплопроводности – от 0,06 до 0,12 Вт/(моК), В-«повышенной» теплопроводности – от 0,12 до 0,175 Вт/(мо К).
Экспериментальное определение теплопроводности довольно сложно. Теплопроводность определяют на специальных приборах в условиях стационарного теплового потока при температуре материала 25оС (для материалов, работающих в нормальных условиях), для материалов, применяемых при температуре изолируемой поверхности до 500оС - при 125 оС, а свыше 500оС – при 300оС.
Основными факторами, определяющими теплопроводность материала, являются: пористость, строение порового пространства, состав и структура твердого каркаса, фазовый состав материала, т.е. содержание в нем воздуха, влаги и льда и температура эксплуатации материала.
На практике удобно и проще оценивать приблизительное значение теплопроводности по плотности материала. Известна формула В.П. Некрасова, которая связывает теплопроводность и относительную плотность каменного материала и с достаточной для практических целей точностью позволяет рассчитать теплопроводность материала:
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 1296; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!