Теплоизоляция
Одной из важнейших задач, которую приходится решать при возведении зданий и сооружений, признается применение эффективной термозащиты. Появление новых теплоизоляционных материалов решило массу проблем энергоэффективности строений. Массовое использование утеплителей позволило оптимизировать расходы на строительство, увеличить срок эксплуатации зданий, улучшить микробиологические показатели, помогло формировать и поддерживать благоприятный микроклимат внутри помещений здания.
До середины двадцатого века теплоизоляция применялась в строительстве не повсеместно. Поэтому, чтобы температурный режим в здании был комфортным для работы и проживания людей, приходилось возводить дома и сооружения с толстыми стенами и массивными перекрытиями. Например, дома «сталинской» застройки. При таком типе строительства многоэтажных зданий нагрузка на фундамент была колоссальной. Основание дома проектировалось с учетом громадных напряжений и использованием больших затрат стройматериалов. В результате постройка требовала больших финансовых вложений. На смену мастодонтам «сталинской» архитектуры пришли «хрущевки». На Втором Всесоюзном съезде строителей Н.С. Хрущев резко раскритиковал существующие концепции в строительстве и назвал расточительством существующие методы. И курс был взят на железобетонные конструкции. Такие дома имели низкую энергоэффективность, плохо отводили водяные пары, формировали внутри неблагоприятный микроклимат. Стены, углы часто покрывались плесенью и собирался конденсат. Перестройка экономики страны на рыночные рельсы внесла существенные изменения в технологию строительства. Застройщик стал задумываться об уменьшении затрат на материалы путем облегчения фундамента, стен и кровли, но без снижения показателей теплопотерь. Решить эту задачу помогает использование теплоизоляции.
Классификация теплоизоляционных материалов
К современным теплоизоляционным материалам предъявляют жесткие требования. Теплоизоляция дома должна быть энергоэффективной, легкой, экологичной, обеспечивать звукоизоляцию и паро- проницаемость, не быть гигроскопичной и горючей. Теплоизоляцию классифицируют по нескольким признакам.
По принципу действия:
- Отражающая. Действие выстроено на отражении инфракрасных лучей от поверхности изоляции обратно в помещение.
- Предотвращающая. Предотвращает изменение температуры, как холода, так и тепла, благодаря низкой теплопроводности.
По назначению:
- Промышленная. Применяется для тепловой изоляции промышленного оборудования: фильтров, емкостей, термонагруженных объектов
- Строительная. Используется для тепловой изоляции и снижения теплопотерь при строительстве зданий и сооружений, в том числе частного строительства.
- Трубная. Предназначена для снижения теплообмена между внешней средой и инженерными коммуникациями. Бывает «горячего» применения, когда температура носителя в системе выше температуры окружающего воздуха; «холодного» - температура носителя ниже температуры окружающего воздуха.
По материалу изготовления:
- Органические. Производят из органического сырья природного происхождения: древесины, торфа, сельскохозяйственных отходов и тому подобного; и сырья, полученного в результате органического химического синтеза: пенополистирол, пенополиуретан, поливинилхлорид и другие. Недостатком теплоизоляции из природных материалов служит влагопроницаемость, склонность к разложению, горючесть.
- Минеральные. Неорганические теплоизоляционные материалы изготавливают из расплавов шлаков- отходов металлургической промышленности, и некоторых геологических пород. К минеральным утеплителям относят минеральную вату, стекловолокно, вспененное стекло, обработанный перлит, ячеистый бетон.
- Смешанные или композиционные. К ним относят различные смеси на основе асбеста, перлита, вермикулита.
По внешнему виду теплоизоляция бывает:
- Шнуровая, рулонная: жгуты, маты, шнуры.
- Штучная: блоки, полые цилиндры, кирпичи, сегменты, маты, плиты.
- Сыпучая: перлит, вермикулит.
- Рыхлая: все виды ваты.
По структуре:
- Ячеистые. Пенобетон, пенопласт, пеностекло, вспененный полиэтилен и другие.
- Волокнистые. Стекловата, все виды минеральной ваты.
- Зернистые. Перлитовый песок, вермикулит.
По жесткости:
- Мягкие.
- Жесткие.
- Полужесткие.
- Повышенной жесткости.
По теплопроводности классифицируют на три класса:
- А- малой теплопроводности.
- Б- средней теплопроводности.
- В- повышенная теплопроводность.
По степени горючести:
- Сгораемая
- Несгораемая
- Трудносгораемая
- Трудновоспламеняющаяся
Основные характеристики теплоизоляции
Чтобы ответить на вопросы, для каких целей подходит тот или иной утеплитель и как сориентироваться в многообразии предлагаемых материалов, необходимо знать и понимать на какие характеристики следует обратить внимание при выборе.
Коэффициент теплопроводности - показатель способности материала передавать энергию от более нагретого участка к более холодному. Чем ниже этот показатель, тем лучшими теплоизоляционными свойствами обладает утеплитель. На теплопроводность влияют плотность материала, расположение и количество пустот, а также паропроницаемость и влагопоглощение. От теплопроводности зависит термическое сопротивление здания или сооружения. То есть насколько хорошо строение сохраняет тепло зимой и комфортную температуру летом.
Паропроницаемость - возможность водяного пара в результате диффузии проникать в толщу строительной конструкции с более нагретой стороны в менее нагретую до выравнивания парциального давления. К показателю паропроницаемости косвенно привязана важная строительная характеристика - точка росы. Это точка в строительной конструкции, в которой осуществляется переход влаги из газообразного состояния в жидкое- конденсация. Точка росы поддается расчету при проектировании. Желательно, чтобы точка росы находилась в толще несущей стены или в паронепроницаемом утеплителе. Конденсат в волокнистых утеплителях, обладающих хорошей паропроницаемостью противопоказан, так, как ведет к накоплению влаги и снижению изолирующих свойств.
Гигроскопичность или влагопоглощение- способность материала впитывать влагу и удерживать ее. Чем выше этот показатель, тем быстрее теплоизолятор утрачивает свои теплоизоляционные качества.
Плотность – это масса вещества в определенном объеме. Чем ниже плотность, тем легче материал и тем меньше нагрузка на возводимую конструкцию.
Экологичность. Показатель экологичности очень важен для сохранения здоровья. Утеплитель не должен вызывать аллергии, оказывать воздействия на кожу, дыхательные пути.
Огнестойкость. Способность материала выдерживать воздействие высокой температуры и пламени без потери своих свойств. Рассчитывается в минутах.
Прочность - реакция материала на различные виды деформации без потери и ухудшения его целостности и заданных свойств.
Назначение теплоизоляционных материалов
Какую теплоизоляцию выбрать зависит от конкретных целей утепления. В строительстве разделяют теплоизоляцию кровли, перекрытий, стен, внутренних перегородок, фундамента.
Капитальные стены утепляют снаружи, для защиты от промерзания и влаги. Если стена из кирпича или бетона для утепления отлично подходят пенополистирольные плиты или по-другому, экструзионный пенополистирол. 5 см. такого утеплителя приравниваются по теплопроводности к 70 см. кирпича. Этот утеплитель имеет очень низкий коэффициент теплопроводности, негигроскопичен, обладает низкой паропроницаемостью и высокой прочностью на сжатие. Все это делает его долговечным. Срок его службы обуславливается сроком эксплуатации здания. Прост и удобен в монтаже. Экологичность подтверждена сертификатами и санитарно-эпидемиологическими заключениями.
Получают материал смешиванием гранул полистирола при повышенной температуре и давлении, с введением вспенивающего агента, и последующим выдавливанием из экструдера.
Предшественником экструдированного пенополистирола выступает пенопласт. Производятся материалы из одного и того же сырья, но по разным технологиям. Экструдированный пенополистирол выигрывает у пенопласта по показателям прочности, влаго- и- паропроницаемости.
Деревянные стены из бруса утепляют «дышащими» утеплителями. К ним относят минеральные ваты на основе базальтового утеплителя – «каменная вата», стекловолокна- «стекловата»
Каменная вата производится путем плавления камня при температуре 1500 0С. В результате этого получается подобие вулканической лавы, которую при помощи центробежной силы и резкого охлаждения превращают в волокна будущего утеплителя. Для получения каменной ваты подходят не все камни. В качестве сырья используют изверженные горные породы габро-базальтовой группы, отличающейся своей высокой прочностью. Каменная вата характеризуется повышенной огнестойкостью, низкой теплопроводностью. 5см. каменноватной плиты приравнивается по теплопроводности к 15 см стены из бруса, 80 см. стены из полнотелого кирпича или 2 м. железобетона. Выпускают каменную вату в виде мягких, жестких плит, матов и формованных изделий.
Стекловата производится по схожей технологии, но сырьем служат отходы стекольной промышленности. Стекловата имеет отличные показатели по теплопроводности. Но не лишена недостатков. Как и все виды минеральных ват склонна к накоплению влаги. При монтаже требуется обязательная защита кожи и органов дыхания от стеклопыли.
Минеральные ваты необходимо защищать от водяного пара пароизоляционной мембраной, проводящей пары влаги только в одну сторону. Очень важно не перепутать сторону, которая должна быть обращена к утеплителю.
Бывают ситуации, когда внешнее утепление невозможно. Тогда прибегают к внутренней теплоизоляции. Выполняя работы, необходимо строго придерживаться правил по внутреннему теплоизолированию помещений, чтобы не навредить элементам строительной конструкции и исключить негативное воздействие на микроклимат и воздухообмен. В противоположность наружному утеплению, где допускается использование паропроницаемого утеплителя, при внутреннем необходимо исключить попадание паров влаги в теплоизолирующий материал. Для этого используют паронепроницаемый утеплитель или монтируют сплошную пароизоляционную защиту. Допускается использование минеральных ват, пенополиуретана, графитового пенополистирола- пенопласт, с вкраплениями гранул, окрашенных графитовой краской. Графитовая краска хорошо отражает тепловое излучение. Внутреннее утепление невозможно без качественной вентиляции. Отсутствие вентиляции неизбежно приведет к повышению влажности в помещении, образованию конденсата, развитию плесени.
Методика теплорасчетов внутреннего и наружного утепления приведены в СП23-101-204 «Проектирование тепловой защиты зданий».
Перегородки, деревянные перекрытия. В качестве утеплителя перекрытий хорошо подходят стекловата и минеральная плита, вспененный полиэтилен, эковата, жидкий утеплитель.
Эковата- рыхлое целлюлозное волокно, изготавливаемое из макулатуры с добавками из антисептиков и антипиренов. Структура материала позволяет применить механический метод утепления. При утеплении кровли, перекрытий, стен в каркасных домах эковата подается с помощью выдувных машин по шлангу в каркасную конструкцию между стропил или стоек стен за пленку. При этом волокна утеплителя поступают в самые труднодоступные полости и зазоры, образуя непрерывный и бесшовный теплоизоляционный контур. Поверхности утепленные эковатой «дышат» подобно деревянным, что способствует поддержанию микроклимата. Благодаря добавкам из антисептиков и антипиренов, теплоизолятор относится к группе долговечных и трудновоспламеняемых материалов, не подвержен гниению и воздействию грызунов и насекомых.
К жидким утеплителям относят пенополиуретан и термокраски. Оба вида наносятся на поверхность напылением. Пенополиуретан при застывании образует пористую структуру. Дает отличное сцепление с поверхностью, позволяет изолировать труднодоступные места. Имеет низкий коэффициент теплопроводности. Но в крупных объемах строительства требуется применение специального оборудования, и квалифицированного персонала, что влияет на стоимость работ. Срок службы пенополиуретана более 40 лет.
Термокраски выпускают на акриловой или водной основе. В качестве наполнителя выступают частицы вспененного стекла, перлит, керамические микросферы, стекловолокно. Отличается от других видов утеплителя минимальной толщиной слоя. Слой толщиной в 1миллиметр термокраски обеспечивает термическую защиту как пятисантиметровый слой пенопласта. Может наноситься на внешние и внутренние поверхности, обеспечивать термозащиту в местах со сложной геометрией. Но имеет существенный недостаток – это цена.
Перечисленные материалы, за исключением термокраски, дополнительно играют роль шумоизоляции в помещении и снижают шумовую нагрузку на 40-50 Дб.
Фундаменты. Теплоизоляция фундамента необходима для предотвращения его промерзания, противодействию пучению грунтов и обеспечению лучшей гидроизоляции. Лучше всего на эту роль подходит экструдированный пенополистирол или напыляемый пенополиуретан. При чем плитный фундамент может быть утеплен только в процессе возведения. Последующий монтаж утеплителя не принесет должного эффекта. Чтобы избежать промерзания грунта и его пучения, вокруг дома создают отмостку с прослойкой теплоизоляционного материала.
Как правильно выбрать теплоизоляцию
При всем широком богатстве выбора на рынке теплоизоляционных материалов, существуют строгие критерии выбора теплоизоляции. Материал и толщину теплоизоляции определяют при помощи теплотехнического расчета. Утеплитель следует использовать строго по назначению. Если материал предназначен для фундамента, значит для фундамента, для утепления стен снаружи – значит именно таким образом применять материал. Необходимо учитывать требуется ли гидро- и- пароизоляция при утеплении и заранее продумать эти моменты. При производстве работ по утеплению важно знать, что изолировать от внешних температурных воздействий необходимо всю площадь поверхностей. Помимо утепления стен, уделяют особое внимание чердачным перекрытиям, так как через них теряется наибольшая часть тепла. Обязательно следует утеплять сложные геометрические поверхности и выступающие за утеплитель элементы. Иначе будут образовываться мостики холода, которые значительно снижают эффект утепления. Швы в неволокнистых теплоизоляторах таких, как, например, пенополистирол, должны герметизироваться монтажной пеной.
Таким образом нельзя сказать однозначно точно: какой утеплитель лучше. К данному вопросу нужно подходить взвешенно и расчетливо. В каждом отдельном случае будет задействован конкретный вид теплоизоляции или комбинация теплоизоляционных материалов.
Перспективы применения металлоконструкций в жилищном строительстве
Новые возможности для развития отраслей металлургии и производства металлоконструкций в связи с изменениями в законодательстве о жилищном строительстве обсудили участники круглого стола «Металлопрокат, трубы и конструкции для строительного комплекса Санкт-Петербурга и Ленинградской области».
Организованное Российским союзом поставщиков металлопроката (РСПМ) совместно с бизнес-клубом «РСПМ Северо-Запад», мероприятие стало площадкой для дискуссии, в которой приняли участие почти 50 руководителей и специалистов предприятий металлургии, металлоторговли, сервисных металлоцентров (СМЦ), производства строительных материалов, а также металлоизделий и конструкций.
На круглом столе был представлен развернутый анализ ситуации на мировом рынке металла и металлоконструкций. Поскольку, как подчеркнул заместитель главного редактора информационно-издательской службы (ИИС) «Металлоснабжение и сбыт» Виктор Тарнавский, все движения на рынке, которые происходят за рубежом, зачастую влияют на динамику цен на российском внутреннем рынке.
В свою очередь, координатор бизнес-клуба «РСПМ Северо-Запад», генеральный директор ООО «Фирма «СЕВЗАПМЕТАЛЛ» Валерий Голенкин проанализировал состояние отечественной экономики с учетом динамики ВВП, инвестиций, объема выполненных работ в строительстве, потребления металлопроката, ввода жилья в РФ, состояния различных отраслей, а также привел данные аналитиков о развилках экономической неопределенности.
На встрече были затронуты такие вопросы, как перспективы применения металлоконструкций в жилищном строительстве (пока, отметил генеральный директор ООО «Пионер-Инвест» Юрий Грудин, это единичные примеры), увеличение доли российской продукции при реализации крупных инвестиционных проектов (к примеру, «Ямал СПГ», модули для которого – преимущественно китайского производства). Говорилось и о качестве проектных решений с применением металлоконструкций, и о нежелании заказчиков (а нередко – генподрядчиков) отказываться от железобетона.
В качестве ответа на экономические вызовы были высказаны идеи о возможностях реформирования и представлены уже реализуемые проекты.
О необходимости синергии в отрасли заявил руководитель направления Дирекции по продажам проектных решений ООО «ТК ЕвразХолдинг» Дмитрий Пухнаревич. Одним из путей достижения цели в «ЕвразХолдинге» видят оперативность поставок, для чего компания создает хабы с «честными складскими остатками металла».
На преимуществах металлоконструкций перед бетоном сделал акцент в своем выступлении представитель АО «Объединенная металлургическая компания» Алексей Зинягин. В частности, он упомянул о высокой несущей способности каркаса, что важно для высотных зданий, при его сравнительно малом весе. Снижение нагрузки на фундамент здания, напомнил он, ведет к дополнительной экономии. Г-н Зинягин отметил также, что колонны из металлоконструкций занимают меньшую площадь – и это дает больший простор в организации пространства.
Со своей стороны, менеджер Дирекции по продажам АО «Северсталь Менеджмент» Сергей Спиваков назвал в числе перспективных целей компании тесное сотрудничество с проектировщиками в разработке новых решений для «стального» строительства, сотрудничество с ассоциациями строителей для продвижения проектов и «стальных» решений, внимание к конечным потребителям.
Наконец, генеральный директор ООО «Металлострой» Игорь Джавадов обратил внимание собравшихся на несовпадение подхода ведущих зарубежных и отечественных металлургических компаний к взаимодействию с производителями металлоконструкций: в отличие от зарубежных партнеров ООО «Металлострой», российские лидеры металлургической отрасли не начинают отгрузку металлопроката без предоплаты, посетовал г-н Джавадов.
Наиболее дискуссионным получилось общение участников круглого стола с Юрием Грудиным, единственным представителем девелоперского сообщества. Говоря о причинах отказа девелоперов от проектов с применением металлоконструкций, Юрий Грудин подчеркнул, что не верит в «бетонное лобби». «Рынок не брал дома, построенные и спроектированные с применением металлоконструкций, по массе причин. Например, из-за сложности соответствия требованиям пожарной безопасности, небольшой вариативности планировок», – сказал он. По его мнению, проектировщики должны доказывать заказчику и генподрядчику, что металлокаркас – это выгоднее, проще и быстрее.
Светопрозрачные конструкции:легкость, прочность, экологичность
В современном строительстве на протяжении последних десятилетий прослеживается отчетливый тренд к увеличению площадей остекления как внутри зданий, так и на их фасадах. При этом расширяется применение светопрозрачных конструкций (СПК) на основе алюминия, доля которых на рынке растет с каждым годом.
Направления использования
Традиционным сегментом применения оконно-фасадных конструкций из алюминиевого профиля являются объекты социального и производственного назначения. По сей день основной объем потребления приходится на деловые и торговые центры, спортивные сооружения и т. п. Но участники рынка отмечают тенденцию к расширению использования алюминиевых светопрозрачных конструкций в жилищном строительстве. «До 2016 года основными проектами, куда мы поставляли свои системы, были административные и общественные здания. Появление в нашем портфеле новинок – SlimLine и Masterline, отличающихся разнообразием внешнего вида и улучшенными техническими характеристиками, – позволило нам значительно увеличить объем жилищных проектов», – поясняет директор филиала Reynaers Aluminium RUS в Северо-Западном регионе Сергей Колосов. «Изначальные возможности алюминиевых систем гораздо шире. Можно учесть хотя бы тот факт, что алюминиевые светопрозрачные конструкции можно устанавливать в регионах с сейсмичностью в 9 баллов. Не говоря уже о возможности исполнения противопожарных, бронированных и других специальных систем», – отмечает руководитель Северо-Западного представительства компании Schuco Нодар Тузбая.
Виды остекления
Говоря о применении светопрозрачных конструкций, можно выделить четыре укрупненных направления. Это внутренние перегородки, оконно-фасадные системы, крыши зданий (атриумы и зенитные фонари) и полностью остекленные помещения (террасы, теплицы и т. п.). В каждом из вышеупомянутых случаев в зависимости от поставленных задач и климатических условий целесообразным может быть как утепленное, так и холодное остекление.
Алюминий при высоких показателях прочности и долговечности отличает высокая теплопроводность, что послужило причиной сужения сферы его использования в северном климате. Но с появлением профилей с терморазрывом и алюмо-деревянных конструкций оконно-фасадные системы на основе алюминия увеличили долю в сегменте теплого остекления, сохраняя позиции в традиционной для вида области холодного остекления.
Потребительский спрос
По данным исследования «Фасадной академии», в 2017 году рынок алюминиевых конструкций для светопрозрачных фасадов составил около 18 тыс. т, а потребление алюминиевых конструкций для светопрозрачных фасадов – около 6, 5 тыс. кв. м. Доля рынка светопрозрачных алюминиевых конструкций растет – несмотря на то, что по стоимости такие системы превышают в большинстве случаев металлопластиковые аналоги.
Технологические особенности конструкций из алюминия:
Легкость и прочность
Использование алюминия благодаря его низкой плотности позволяет расширить площади остекления, не создавая дополнительных нагрузок на несущие конструкции. Это позволило строительной отрасли удовлетворить потребительский спрос на больший объем естественного освещения помещений, не приводя при этом к дополнительным затратам на увеличение запаса прочности конструкций в целом. Вес 1 кв. м металлопластикового окна с однокамерным стеклопакетом доходит до 35 кг, в то время как в алюминиевом исполнении он составит меньше 20 кг. «Панорамное остекление, французские балконы со створками высотой свыше 2,5 м сегодня перестают быть новинками, становясь с каждым днем все более широко используемыми благодаря прочности и легкости алюминиевого профиля», – отмечает Сергей Колосов. Помимо этого, алюминий отличает высокий уровень стойкости к температурным перепадам, деформациям и коррозии, а также высокая пожаробезопасность – материал не горит и не так-то легко плавится. Нодар Тузбая к основным преимуществам алюминиевых оконно-фасадных систем относит именно их «светопрозрачность», поясняя, что «за счет своих повышенных статических свойств алюминиевые и стальные системы могут удерживать больший вес и размеры стеклопакетов, при этом видимая часть самих конструкций сводится к минимуму».
Долговечность и экологичность
Такое неоспоримое преимущество конструкций из алюминия, как долговечность, изначально играло и продолжает играть весомую роль для потребителя. «Светопрозрачная конструкция из алюминиевого профиля соответствующего сплава и качества прослужит не менее 50 лет», – утверждает Сергей Колосов. Но необходимо отметить, что в последние годы все большую значимость приобретает экологический фактор. LEED, BREAM, GREEN ZOOM и другие системы экологической сертификации рекомендуют применение оконно-фасадных систем из алюминия. В качестве преимуществ данного материала указывается полное отсутствие выделений вредных веществ вне зависимости от условий эксплуатации, а также возможность 100%-ной переработки любого алюминиевого изделия. Помимо вышеперечисленного отмечаются и высокие звукозащитные свойства светопрозрачных алюминиевых конструкций, способных снизить уровень шума на 40 дБ.