Теплоизоляция

Министерство образования  и науки Российской Федерации 
Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический Университет им. И.И. Ползунова»

Кафедра:        Технологии и Механизации Строительства

Отчет по практике защищен 
с оценкой    _________ 
Руководитель     Хатина Е. В. 
     подпись  __________          
                    

Отчет по ознакомительной  практике 
студента спец. 270102 – ПГС 
ПТ 270102.00.00.000 ПЗ

Выполнил студент гр. ПГС-02 
Афанасьев А. С.

Барнаул 2011

Содержание.

1. Ведение………………………………………………………………………….3

2. Где нужна теплоизоляция……………………………………………………...5

3. Свойства теплоизоляционных материалов…………………………………...8

4. Классификация теплоизоляционных материалов…………………………..11

5. Неорганические теплоизоляционные материалы…………………………...12

6. Органические теплоизоляционные материалы……………………………..15

7. Список литературы……………………………………………………………17

 

 

1. Введение.

Как сберечь тепло?.. Этот сакраментальный вопрос сопровождает человечество на протяжении всей его  истории, и нельзя сказать, что за последние несколько тысяч лет он потерял свою актуальность. Может показаться странным, но даже жители древнего жаркого Вавилона задумывались об утеплении - в глину для кирпичей добавлялись опилки и растительные волокна. В результате кирпичи получались легкие, а в домах не было жарко днем и холодно ночью. Особенно остро проблема утепления стояла в северных широтах. Древнескандинавские «длинные дома» строились таким образом, чтобы стены и крышу можно было обложить дерном – такой «газон» уменьшал потери тепла в суровом северном климате. Наши предки – восточные славяне, возводя практически все постройки из дерева (которое само по себе достаточно хорошо удерживает тепло), обязательно конопатили стены мхом или паклей, снижая до минимума возможность сквозняков. Кстати, до начала прошлого века в отдаленных северных районах России избы сооружали с небольшими окнами в ограниченном количестве с той же целью – сберечь тепло. Былинные высокие терема с подклетями вместо первого этажа, где часто держали скот – дань не столько эстетике, сколько трескучим русским морозам – чтобы выжить в суровом климате, нельзя было пренебрегать ни одной возможностью согреться.

Для чего нужна теплоизоляция? С развитием цивилизации, когда борьба за тепло перестала быть настолько острой, облик зданий и технология их возведения значительно изменились. Увеличился как размер окон, так и их количество, стены и крыши стали тоньше, массивные очаги и русские печи сменились батареями центрального отопления, а на смену дерну, мху, войлоку и пакле пришли новые теплоизоляционные материалы. Однако и в настоящее время проблема сбережения тепла по-прежнему остается острой, причем ей уделяется внимание как на государственном, так и на международном уровнях. Причин тому несколько: во-первых, чтобы обогреть сотни миллионов квадратных метров плохо утепленных жилищ, необходимо тратить поистине астрономические суммы на топливо (а цены на энергоносители растут день ото дня), да и запасы ископаемого топлива не бесконечны. Во-вторых, в последние несколько десятков лет приобрело значение усилившееся антропогенное воздействие на окружающую среду. В частности, прогрессирующее развитие «парникового эффекта», не в последнюю очередь вызванное выбросами от сжигания угля, нефти и прочих энергоносителей. Для того чтобы сберечь и деньги, и природу, приходится утеплять здания, вне зависимости от их назначения (жилые, административные или промышленные). Использование теплоизоляционных материалов позволяет уменьшить толщину и массу стен и других ограждающих конструкций, снизить  расход основных  конструктивных  материалов, уменьшить транспортные расходы и соответственно снизить стоимость строительства. Наряду с этим при сокращении потерь тепла отапливаемыми зданиями уменьшается расход топлива. Многие теплоизоляционные  материалы вследствие высокой пористости обладают способностью поглощать звуки, что позволяет употреблять их также в качестве акустических материалов для борьбы с шумом. Причем, современное утепление, помимо своего прямого действия, дает и ряд приятных «побочных» эффектов: хорошую виброизоляцию, прочную основу под разнообразные отделочные покрытия и увеличение срока службы утепляемых конструкций. Однако утепление – задача не такая простая, какой кажется на первый взгляд. В деле сохранения тепла ошибка стоит дорого как в переносном, так и в прямом смысле слова. Неправильно рассчитали или решили сэкономить, купив материалы подешевле и похуже – и в доме будет холодно и неуютно. Результатом станет переделка – а это дополнительные затраты времени, средств и сил. Чтобы правильно выбрать теплоизоляционный материал, нужно знать, чего мы хотим добиться, и для каких именно целей он нам нужен. Для этого остановимся вкратце на некоторых терминах и основных требованиях к теплоизоляции.

 

2. Где нужна теплоизоляция.

После введения новых строительных норм, ужесточивших требования по теплозащите, правильное применение качественной теплоизоляции  стало насущной необходимостью. В  строительстве сегодня используют современные материалы и технологии, позволяющие сберечь тепло более  эффективно. Это, например, сложные  трехслойные конструкции из железобетонных панелей, блоков легкого бетона, кирпича  с обязательным средним слоем  из теплоизоляции, а также многослойные системы фасадного утепления  – вентилируемые фасады и системы  «мокрого» типа. Надо сказать, что утеплить как в строящемся, так и в уже построенном здании можно буквально все – от фундамента до крыши. Однако для достижения максимальной эффективности необходимо знать некоторые технические особенности, характерные для разных сфер применения теплоизоляции.

1. Стены. 
   В уже построенных домах часто применяют внутреннее утепление, хотя с точки зрения теплотехники это не самый лучший вариант. Дело в том, что в этом случае, помимо уменьшения полезной площади, влага, неизбежно образующаяся в жилом помещении, начинает конденсироваться на холодной части стены, то есть под теплоизоляцией. Итогом становится отсыревание стен, что негативно отражается на внутренней отделке помещений и здоровье находящихся в них людей. Чтобы этого избежать, необходимо использовать пароизоляцию. Наиболее оптимальным, по мнению специалистов, является фасадное утепление, позволяющее не только эффективно и надежно утеплить уже построенное здание, но и придать ему новый облик. Стоит сказать, что такое утепление является наиболее грамотным со всех точек зрения. Дело в том, что по сравнению с другими конструкциями стены имеют гораздо большую площадь и поэтому наиболее уязвимы для холода: до 40% всех потерь тепла происходит именно через них. При этом внешние части стен здания при эксплуатации испытывают неблагоприятное воздействие перепадов температур, осадков, солнечной радиации и других вредных факторов. Если утепление проводится снаружи, проблема конденсации влаги весьма эффективно решается использованием современных паропроницаемых утеплителей (таких, как FACADE BATTS). Зона выпадения конденсата смещается в слой утеплителя, который испаряет его в окружающую среду. Это позволяет несущей стене оставаться сухой и благоприятно отражается на состоянии конструкции. Кроме того, стена внутри теплоизоляционной «шубы» перестает подвергаться температурным перепадам, и, оставаясь постоянно нагретой изнутри, становится своеобразным аккумулятором тепла, способствуя сохранению комфортной температуры. Однако, все достоинства наружного утепления могут проявиться лишь при грамотном расчете и монтаже. Дело в том, что современное фасадное утепление представляет собой довольно сложную систему, включающую множество элементов. И если какие-либо ее части будут неправильно подобраны, эффективность утепления существенно снизится. Зачастую это происходит из-за применения неправильного металлического крепежа, образующего «мостики холода» между утепляемой стеной и окружающей средой. При монтаже теплоизоляции в фасадной системе необходимо следить, чтобы плиты плотно прилегали к изолируемой поверхности и друг к другу, заполняли весь предусмотренный для этого объем, а в местах примыкания не оставалось щелей. При многослойной изоляции желательно, чтобы каждый последующий слой перекрывал внахлест швы предыдущего слоя.
2. Кровля. 
   Обратим внимание на крышу. Известно, что через нее уходит до 20% тепла. Утепление скатных крыш, основного конструкционного решения в частном строительстве,  осложнено тем, что в кровельных конструкциях чаще всего используются горючие или не огнестойкие материалы (такие, как дерево, сталь или алюминий). Следовательно, для того, чтобы минимизировать последствия пожара, необходимо применять негорючую теплоизоляцию. Также очень важно, чтобы утеплитель свободно пропускал водяные пары, но не был гигроскопичным (не набирал влагу из атмосферы), так как при увеличении влажности материала всего на 5% его теплоизоляционная способность уменьшается почти в два раза.  
   Учитывая приведенные требования, для утепления скатных кровель хорошо подходят легкие плиты из каменной ваты (например, ЛАЙТ БАТТС), которые устанавливают между стропилами. Между прочим, грамотное утепление скатных кровель позволяет превратить чердачное помещение в жилое (мансарду), что увеличивает полезную площадь жилья. Заметим также, что преобладающие в городах и входящие в моду в индивидуальном строительстве плоские кровли невозможно создать без использования качественной теплоизоляции. При этом требования к ней очень жесткие, ведь в отличие от скатной крыши, плоская (с уклоном около 2%) подвергается большей нагрузке и все ее элементы должны быть отличного качества. Так называемый «кровельный пирог» - сложная многослойная инженерная конструкция, включающая в себя основание (профнастил или плита перекрытие), пароизоляцию, предотвращающую попадание водяных паров из помещения в теплоизоляцию, теплоизоляцию и, в завершение, гидроизоляционный ковер. Теплоизоляция в этом случае должна обладать достаточной жесткостью, чтобы выдержать значительную нагрузку, не теряя при этом своих качеств.
3. Подвал. 
   В последнее время подвалы все чаще используются как подсобные помещения, мастерские и пр. Сделать подвал или цокольный этаж жилым возможно только при условии достаточной толщины теплоизоляции всех контактирующих с грунтом частей здания. Если на этапе закладки фундамента не была выполнена сплошная наружная гидро- и теплоизоляция периметра здания по схеме «грунт, гидроизоляция, теплоизоляция, фундамент», добиться приемлемого микроклимата будет сложно и дорого.
4. Пол. 
   Полы целесообразно утеплять и еще по одной немаловажной причине – слой теплоизоляции служит хорошим звукопоглотителем. Как известно, полы укладываются разными способами, следовательно, подбирать утеплитель следует с учетом их конструкции. При укладке полов по лагам, утеплитель располагается между ними и не подвергается нагрузке, поэтому в таком случае целесообразно использовать легкие плиты из каменной ваты. Если предусматривается цементная стяжка, следует применять более жесткие теплоизоляционные материалы. Пол и потолок в большинстве домов связаны воедино. И конечно, потолок тоже может быть утеплен. Помимо сбережения тепла, в данном случае теплоизоляция выполняет и еще одну очень важную роль – она становится отличным звукоизолятором.

 

3. Свойства теплоизоляционных материалов.

Теплоизоляционные материалы, как правило, имеют характерные  свойства, благодаря которым они  способны прослужить долгое время даже при жесткой эксплуатации. А качественная изоляция позволяет использовать чиллер с меньшим коэффициентом теплового  обмена, что снижает нагрузку на компрессор.

Рассмотрим эти свойства более подробно

1. Базовой характеристикой, которая должна быть присуща теплоизоляционному материалу, является низкая теплопроводность. А это, как говорилось выше, позволяет использовать чиллер с меньшим коэффициентом теплового обмена, что снижает нагрузку на компрессор. Коэффициент теплопроводности (теплопроводность) определяют как количество теплоты, передаваемое за единицу времени через единицу площади изотермической поверхности при температурном градиенте равном единице. Коэффициент теплопроводности λ получают в Вт/(м*К). Способы и методы проведения испытаний тепловой проводимости материалов в различных странах существенно разнятся, поэтому в обязательном порядке следует предоставлять данные об условиях испытаний, при которых проводились измерения, например, о температуре, это позволит провести более тщательное сравнение теплопроводности различных материалов. Величина теплопроводности пористых материалов (теплоизоляционные материалы) зависит от вида, размера и расположения пор, плотности материала, молекулярной структуры и химического состава твердых частей основы, вида и давления газа, заполняющего поры, коэффициента излучения поверхности, ограничивающей поры. Но самыми важными показателями материала являются его температура и влажность, они оказывают самое большое влияние на коэффициент теплопроводности. Из этих двух показателей наибольшее влияние при эксплуатационных условиях оказывает влажность, хотя с увеличением температуры теплопроводность материалов тоже значительно растет. 
   Коэффициент теплопроводности базовых конструкций должен лежать в пределах 0,03-0,05 Вт/(м*К).

 

2.  Другое свойство это средняя плотность – ее величина вычисляется отношением массы вещества к занимаемому им объему. Она определяется как соотношений кг/м3.

У теплоизоляционных материалов средняя плотность гораздо ниже плотности большинства строительных материалов, это обусловлено большой  пористостью теплоизоляционных  материалов. В настоящее время  в строительстве применяются  теплоизоляционные материалы, плотность  которых составляет от 17 до 400 кг/м3, в зависимости от их назначения.

Теплоизоляционные свойства тем лучше, чем меньше средняя  плотность сухого материала при  температурном режиме, свойственном ограждающим конструкциям зданий.

Уменьшение средней плотности  материала приводит к увеличению его пористости. От равномерности  распределения пор внутри материала  зависят его базовые свойства, которые и определяют пригодность  материала для использования  в строительных конструкциях: морозостойкость, сорбционная влажность, прочность, водопоглощение, теплопроводность. У  материалов с равномерно расположенными небольшими замкнутыми порами наблюдаются  самые лучшие теплоизоляционные  свойства.

 

3.  Еще одним свойством является влажность – накопление жидкости в материале. Теплопроводность теплоизоляционных и строительных материалов значительно растет с увеличением влажности. Некоторое количество влаги всегда наблюдается в материалах с капиллярно-пористой структурой, находящихся в естественной воздушной среде. Происхождение этой влаги определяется тем, что присутствующие в воздухе с определенной влажностью молекулы водяного пара, попадая под влияние молекулярных сил более сухого материала, конденсируются на поверхности в виде тонкой водяной пленки. После того как сорбированная влага достигла состояния равновесия на поверхности материала с давлением водяного пара в воздухе, постепенно происходит впитывание влаги во внутреннюю структуру материала. Когда материал находится в воздушной среде с постоянными температурой и относительной влажностью, то в нем преобладает равновесное состояние (неизменное количество влаги). Эта влага называется сорбционной.

 

4. Немаловажным свойством является водопоглощение – это возможность впитывать и удерживать в порах влагу при прямом контакте с водой материала. Водопоглощение теплоизоляционных материалов определяется количеством воды, поглощаемым материалом с нормальной влажностью при проведении им определенного времени в воде, относительно удельной массы сухого материала. Чем больше поглощает материал влагу, тем больше теплопроводность материала. Это происходит потому, что вода занимает внутри материала какую-то часть объема пор и ячеек, замещая собой воздух. Такое существенное увеличение теплопроводности теплоизоляционного материала вызывается тем, что теплопроводность воды λ=0,58 Вт/(м*К) приблизительно в 25 раз выше теплопроводности «стоячего» воздуха. Когда температура окружающей среды падает ниже нуля градусов Цельсия вода в порах материала замерзает, а это служит еще большим увеличением теплопроводности материала, потому что теплопроводность льда λ=2,2 Вт/(м*К ) практически стократно превышает теплопроводность «стоячего» воздуха. Гидрофобизация позволяет значительно уменьшить водопоглощение стекловолокнистых и минераловатных теплоизоляционных материалов, как правило, путем введения кремнийорганических добавок. Если материал практически не увлажняется при взаимодействии с водой, то это говорит о том, что он обладает свойством гидрофобности. К сожалению, отечественные производители теплоизоляционных материалов поставляют на наш рынок в основном негидрофобизированную продукцию, в отличие от зарубежных, продукция которых, как правило, гидрофобизированная.

 

5.  Другое свойство теплоизоляционных материалов это морозостойкость – способность выдерживать в насыщенном состоянии многоразовое изменение температур от стадии замораживания до стадии оттаивания попеременно без видимых признаков нарушения структуры. Морозоустойчивость не нормируется ни ТУ, ни ГОСТ, но, тем не менее, этот показатель очень сильно влияет на долговечность возводимой конструкции.

 

 

6. Прочность является механическим свойством теплоизоляционных материалов, ее рассчитывают на сопротивление трещинообразованию, растяжение, изгиб, сжатие. 
   Прочность определяется как способность материалов оказывать сопротивление разрушительным действиям внешних сил, которые вызывают внутренние напряжения в материале и деформацию. Это свойство теплоизоляционных материалов имеет зависимость от структуры, прочности остова (твердой составляющей) и пористости материала. Если материал обладает структурой с крупными неравномерными порами, то он менее прочен, чем материал с мелкими порами.

 

7.  Долговечность конструкции зависит и от химической стойкости покрытия теплоизоляционного материала (данный фактор следует особенно тщательно учитывать при выборе материалов для утепления покрытий производственных сооружений). К тому же необходимо учесть и биологическую стойкость.

 

 

8. Также немаловажными свойствами теплоизоляционных материалов, используемых для покрытия, являются способность к дымообразованию, возможность выделения токсичных газов при горении, горючесть. Выбор теплоизоляционного материала зависит от предъявляемых требований СНиП на кровли, пожарную безопасность и др.

 

4. Классификация теплоизоляционных материалов.

 

 

Если обратиться к нормативам, ГОСТ-16381-77 классифицирует теплоизоляционные  материалы по нескольким признакам.

 

1. По виду основного исходного сырья материалы и изделия подразделяют на:
1. неорганические;
2. органические.

Изделия, изготовленные из смеси органического и неорганического  сырья, относят к

неорганическим, если количество последних в смеси превышает 50% по массе.

 

2. По структуре материалы и изделия подразделяют на:
1. волокнистые;
2. ячеистые;
3. зернистые (сыпучие).