Тепловая защита зданий и сооружений карбамидными пенопластами

Рис. 1. Тепловая защита зданий и сооружений карбамидными пенопластами    Повышение требований к тепловой защите зданий и сооружений привело к появлению на рынке, наряду с традиционными минераловатными изделиями и пенополистиролами, новых видов теплоизоляции, которые имеют меньшее распространение и, соответственно, меньший опыт эксплуатации. Но применение этих материалов в зданиях повышенной ответственности с проектным сроком эксплуатации 50 лет приводит к необходимости тщательного исследования их эксплуатационных характеристик.
  Одним из таких материалов является карбамидно-формальдегидный пенопласт, который благодаря доступности оборудования для его производства и низкой себестоимости получил достаточно широкое распространение, особенно в частном строительстве. Назвать его абсолютно новым нельзя, т.к. производство карбамидных пенопластов осуществляется около 50 лет. В нашей стране они выпускались под марками МФП, мипора и др. Совершенствование технологии производства и улучшение характеристик сырья привело к появлению новой марки карбамидного пенопласта – пеноизола.
  Преимущественное распространение, в том числе и за рубежом, получил воздушно-механический способ изготовления карбамидных пенопластов, позволяющий получать материалы малой плотности (10 – 25 кг/м3) с тонкой ячеистой структурой. Отверждаясь, пена не увеличивается в объеме и не оказывает давления на стенки конструкции, что позволяет при положительной температуре окружающего воздуха вести заливку непосредственно на строительной площадке в заранее подготовленные полости (слоистые кладки, сборные металлоконструкции и т.д.). При всей привлекательности такого метода, в силу особенностей технологии и невозможности первичного визуального контроля, в ряде случаев могут возникать проблемы с качеством проводимых теплоизоляционных работ.
  Показателен в этом плане пример снижения теплопотерь в производственном помещении с большим процентом остекления, в котором по техническим причинам отпала потребность в естественном освещении. В виду невозможности монтажа плитной теплоизоляции, в июне 2003 года была произведена заливка пеноизола в полость шириной 0,12 м между внутренним и наружным остеклением.
  На первом этапе была произведена заливка половины всего объема. Для снижения себестоимости пеногенератор был отрегулирован на очень низкий расход карбамидно-формальдегидной смолы. Взятые пробы показали, что плотность пенопласта составила 4,8 – 7,8 кг/м3. На четвертые сутки явно стала наблюдаться усадка пенопласта, появились усадочные трещины. В итоге, величина усадки составила порядка 10% (рис. 1), максимальное раскрытие усадочных трещин достигло 10 см (рис. 2).
  На втором этапе заливки был увеличен расход смолы. Плотность пенопласта повысилась до 11,1 – 12,2 кг/м3. Визуально усадка не наблюдалась. На третьей неделе после заливки появились усадочные трещины, но ширина раскрытия их в основном не превышала 1,5 см (рис. 3). Рис. 2. Тепловая защита зданий и сооружений карбамидными пенопластами
  Усадочные трещины можно рассматривать, как частный случай замкнутой воздушной прослойки толщиной 0,12 м, но малого поперечного сечения. Можно предположить, что наряду с уменьшением общего сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, благодаря такой геометрии трещины, передача теплоты конвекцией и излучением в ней достаточно ограничена. Это позволяет сохранить температуру внутренней поверхности конструкции выше точки росы и избежать промерзаний. Вероятно, этим объясняется отсутствие рекламаций с других аналогичных объектов, где отсутствует возможность визуального наблюдения за результатом заливки.
  При производстве пеноизола в виде плит минимальные усадочные деформации (в пределах 2 – 3% по линейным размерам) и внутренние напряжения возникают при температуре 20 оС и влажности 50 – 60%. При этом нужно обеспечить равномерное высыхание всех граней плиты, чтобы предотвратить коробление. Эксперименты с принудительной сушкой (температура 50 оС, влажность 20 – 30%) показали, что даже в плитах небольшого формата (60х100 см) возникали внутренние напряжения, которые приводили к появлению трещин. В лабораторных условиях при сушке годовалых образцов пеноизола плотностью 15 кг/м3 и влажностью всего 13% по массе в сушильном шкафу до постоянной массы при температуре 80 оС по линейным размерам усадка составила 4%, по объему – 12%.
  Воздушно-механический способ пенообразования требует применения сильно разбавленных водой полимерных систем. Удаление воды вместе с другими низкомолекулярными продуктами при отверждении и высыхании пенокомпозиции сопровождается развитием существенных усадочных деформаций и внутренних напряжений в структурных элементах пенопласта. При достижении усадочными напряжениями значений, сопоставимых с прочностью пенополимера, происходит образование усадочных трещин. Можно предположить, что размер усадочных трещин в основном зависит от плотности, прочности пенопласта и кинетики сушки.
   У карбамидных пенопластов низкой плотности, работа материала в большей степени зависит от структурных параметров, чем от механических характеристик полимерной основы. С увеличением плотности изменяются геометрические параметры элементов ячеек, повышается их регулярность и возрастает жесткость структурного каркаса. При этом важно, что отверждение полимерной основы пеноизола и, соответственно, набор прочности продолжается в течение нескольких недель. Кроме этого необходимо учесть, что по данным [2], прочностные характеристики полимерной основы карбамидных пенопластов при растяжении в три раза ниже, чем при сжатии (8,4 МПа против 24,9 МПа).
  С другой стороны, анализ приведенных в литературе данных [3] и натурных наблюдений свидетельствует о том, что величина усадочных деформаций и внутренних напряжений находится в непосредственной зависимости от плотности материала и от скорости изменения количества влаги в нем.
  Следовательно, для предотвращения появления усадочных трещин, нужно выбирать режимы сушки, при которых динамика набора прочности будет опережать динамику накопления внутренних напряжений. Рис. 3. Тепловая защита зданий и сооружений карбамидными пенопластами
  Структура карбамидных пен, полученных воздушно-механическим способом, образована исключительно открытыми ячейками, содержание которых достигает 98%. Процесс испарения влаги идет весьма интенсивно, даже в закрытых формах. По этой причине повлиять на режим сушки при заливке пеноизола в готовую конструкцию достаточно сложно. Уменьшить усадочные деформации можно только путем увеличения плотности пеноизола, что ведет к увеличению себестоимости теплоизоляции.
  При производстве пеноизола в виде плит требуется осуществлять достаточно жесткий контроль влажности материала перед отправкой на строительную площадку. Бывает, что сухие, при визуальной оценке, плиты дают усадку внутри конструкции (рис. 4). Поэтому влажность плит должна быть близка к 20 – 25% по массе, что соответствует сорбционной влажности пеноизола при n = 80%. Примерно такой сорбционной влажности соответствует влажность материалов в ограждающей конструкции по данным расчетов и натурных обследований.
  Представляется актуальным изучение вопроса об экономической целесообразности применения пеноизола для утепления ограждающих конструкций. Наиболее полная методика проверки экономической целесообразности утепления ограждающих конструкций представлена в [4]. Согласно [4] утепление ограждающей конструкции окупится при выполнении неравенства DK/Dk < w, где DК – единовременные затраты на дополнительное утепление конструкции, Dk=(1/Ro,1-1/Ro,2) – разность коэффициентов теплопередачи до и после утепления ограждающей конструкции, а w = 0,024ЧГСОПЧСт/(р/100) – предельное значение для удельных единовременных затрат, при которых они окупаются.
  Принимая для г. Н.Новгорода ГСОП = 4770 оСЧсут./год, стоимость тепловой энергии Cт » 0,009 $/(кВтЧч)* , учетная ставка по банковским кредитам равна ставке рефинансирования ЦБ РФ – p=16 %, получаем w =6,44 ($/м2)/(Вт/(м2ЧоC)).
  Таким образом, для г. Н. Новгорода критерий окупаемости затрат на утепление ограждающих конструкций зданий принимает вид: DK < 6,44Dk.
  Принимая, что сопротивление теплопередаче ограждения до утепления равно сопротивлению теплопередаче заполнения светопроема в стальных переплетах с двойным остеклением Ro,1=0,34 (м2ЧоС/Вт), а сопротивление теплопередаче ограждения после утепления принято равным термическому сопротивлению слоя пеноизола, т.е. Ro,2= 0,12/0,042=2,85 (м2ЧоС/Вт), где расчетная теплопроводность пеноизола принята равной 0,042 Вт/(мЧоС), получаем Dk=2,59 Вт/(м2ЧоC).
  Единовременные затраты на утепление ограждения равны стоимости материала и работы и составили 3,2 $/м2. Рис. 4. Тепловая защита зданий и сооружений карбамидными пенопластами
  Таким образом, критерий окупаемости принимает вид: 3,2<6,44Ч2,59 или 3,2<16,68.
  Выполнение этого неравенства свидетельствует об окупаемости единовременных затрат на дополнительное утепление рассмотренного производственного помещения. Следовательно, можно рассчитать прибыль от снижения теплопотерь вследствие утепления ограждения.
  Ежегодная прибыль за счет снижения затрат на отопление на 1 м2 ограждения определяется по формуле: DЭ=0,024ЧГСОПЧDkЧCт и равна 2,67($/(м2 год).
  Период окупаемости единовременных затрат определяется по формуле [4]:
  Т0=ln[1/(1-(DК/DЭ)Ч
  р/100))]/ln(1+р/100)b
  и равен 1,43 года.
  Таким образом, выполненное утепление ограждений полностью окупится через 1,5 года, после чего оно будет приносить прибыль при условии, что долговечность утеплителя превышает 1,5 года.
  Экономической характеристикой теплоизоляционного материала является комплексный параметр “стоимостьЧтеплопроводность” СутЧlут [4]. Чем меньше значение этого параметра, тем экономически выгоднее его применение для утепления здания. Для пеноизола СутЧlут= 0,84 $·Вт/(м2 оС). Низкое значение СутЧlут для пеноизола делает его применение экономически выгодным, даже с учетом высоких ставок на банковский кредит и низких цен на тепловую энергию.
  В связи с вышеизложенным, представляют интерес исследования кинетики удаления влаги при высыхании, а также дальнейшее совершенствование состава смеси и технологии производства, способствующие повышению формостабильности карбамидно-формальдегидных пенопластов, полученных воздушно-механическим способом.
  Очевидно, что в условиях рынка любые изменения в технологии изготовления пеноизола должны рассматриваться и с позиции экономической целесообразности. Увеличение плотности и жесткое соблюдение режимов сушки вызывает увеличение себестоимости пенопласта. Но на основании приведенного выше расчета экономических характеристик применения пеноизола можно отметить, что резервы для такого увеличения есть. Поэтому повышение качества теплоизоляции в первую очередь зависит от добросовестности фирм-производителей пеноизола.
  
  Библиографический список:

  1. СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника.
  2. Гурьев В.В., Жолудов В.С., Петров-Дени- сов В.Г. Тепловая изоляция в промышленности. Теория и расчет. – М: Стройиздат, 2003. – 415 с.
  3. Дмитриев А.Н. Управление энергосберегающими инновациями. – М: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2001. –314 с.
  4. Гагарин В.Г. Экономические аспекты повышения теплозащиты ограждающих конструкций зданий в условиях рыночной экономики // Светопрозрачные конструк-ции. 2002, №3, стр. 2 – 5; №4, стр. 50 – 58.


А.А. ПАНКРУШИН, аспирант ННГАСУ



Для вас, снабженцы!
Поиск по сайту

Везде   В статьях   В материалах  
Если поиск не дал результата, попробуйте изменить текст запроса.
Примеры поиска по запросу "Потолки Armstrong": "Потолки Armstrong", "Потолок Armstrong", "Потол Arms", "Потолки Армстронг", и т. п.
Полезное для строителей...
Читайте также у нас на сайте:


Информация для строителей.

Новости строительной индустрии

Транспортный коллапс взвинтил цены на цемент

  Компания «СМПро» опубликовала статистику по росту цен на цемент, согласно которой с начала 2011 г. цены на российский цемент выросли на 35%. В частности, по итогам сентября средние цены от ...

Россия прирастет дорогами

Как недавно заявил премьер-министр Российской Федерации Владимир Владимирович Путин, в ближайшие 3 года на автомобильные дороги страны будет потрачено 1,3 трлн руб. Из этих денег 678 млрд руб. планиру ...

«ОБЪЕДИНЕНИЕ 45-М» поставит бетон для реконструкции здания университета им. Плеханова

   Московское предприятие группы ЛСР ООО «Объединение 45-М» стало основным поставщиком бетона для реконструкции старейшего корпуса РЭУ им. Плеханова. Предприятие поставит около 5 тыс. ...

Kerneos объявляет о запуске новых продуктов

  Компания Kerneos, входящая в группу компаний Materis, выводит на рынок продукты, предлагающие новые технические решения для производителей готовых к использованию строительных смесей:< ...

Ярославская область: переселение граждан из аварийного жилья

  Фондом содействия реформированию жилищно-коммунального хозяйства принята к заявка Ярославской области на предоставление финансовой поддержки для переселения граждан из аварийного жилищно ...

«Бецема»: в Красногорске выпустили «Истру»

  В рамках выставки СТТ-2011 машиностроительный завод "Бецема" совместно со своим партнером "Мерседес Бенц Тракс Восток" организовали Дни "Бецемы". Журналисты ...

Лифтовая отрасль в России: быть или не быть?

В Москве состоялся I съезд Национального союза лифтовых саморегулируемых организаций (НСЛ СРО), на котором специалисты пришли к выводу о необходимости перехода к обязательному саморегулированию и заро ...

В Думе решили обязать использовать новые материалы при ремонте дорог

На заседании Госдумы России представителями комитета по транспорту принято решение о внесении поправок в действующий техрегламент строительства дорог. В частности, в них предлагается сделать обязатель ...
 
 Архив строительных новостей

 Архив строительных новостей (продолжение)

Строителям на заметку.

Новости сайта

Строительные материалы в Интернете