Альтернативные источники энергии
Регулярное использование стандартных источников энергии приводит к их постепенному истощению. Причина состоит в том, что данные ресурсы формировались на протяжении длительного времени, и быстрому восстановлению не подлежат. С учетом того, что они создавались стихийно на протяжении миллионов и миллиардов лет, человечество на их пополнение рассчитывать не может.
Поэтому сейчас за основу взяты энергосбережение и энергоэффективность, о чем можно почитать в нашей статье. В этих условиях актуальным становится вопрос использования альтернативных источников энергии, преимуществом которых является их самостоятельное возобновление.
Общее представление об альтернативной энергии
Под альтернативной энергией понимаются природные явления, характерная черта которых — их регенерация. Если к невозобновляемым ресурсам относятся нефть, уголь, газ, то альтернативные варианты гораздо шире. Это многие явления природы: солнечная энергия, сила ветра, приливы и отливы.
Альтернативные источники энергии имеют большое количество преимуществ, которые состоят в следующем:
- Экологичность. Недаром они еще носят название «зеленые». Если при сжигании угля или нефти идут большие выбросы в атмосферу, то в данном случае они отсутствуют, и не загрязняется атмосфера.
- Доступность. Нет необходимости в поиске месторождений, поскольку часто альтернативные виды энергии лежат на поверхности.
- Экономия. Используемая энергия имеет очень низкую себестоимость.
Если рассматривать недостатки, то тут следует отметить зависимость от погоды и невысокий коэффициент полезного действия использования энергии.
Солнечная энергия
Солнечное излучение — мощный энергетический ресурс Земли. Правильное его использование дает возможность вести преобразование солнечного потока в тепловую и электрическую энергию. Небесное светило имеет возможность не только покрывать светом нашу планету, но и при правильном использовании излучения обеспечивать электрические сети достаточным количеством энергии.
Использование солнечной энергии ведется следующими способами:
- Освещение. Это очень эффективно проявляется при уличном освещении. Установленные беспроводные светильники используют в качестве энергии солнечный свет. Для этого, сначала, происходит его преобразование в электричество, которое на протяжении дня накапливается в аккумуляторах. В ночное время происходит его отдача.
- Отопление. Чтобы отопить дом, на крыше устанавливаются специальные панели способные поглощать солнечные лучи. Затем происходит их преобразование в тепловую энергию, с помощью которой ведется нагрев котла. Подобные панели можно использовать также для выработки электрической энергии с целью освещения помещения. Такое оборудование обеспечивает высокую степень экономии.
- Приведение в движение транспорта. В данном случае используется наиболее инновационный вариант, основанный на выработке фотоэлектрической энергии. Как результат в движение приводятся поезда, автомобили, автобусы и даже самолеты.
- Для мобильных устройств. Очень удобным вариантом является использование солнечной энергии для зарядки мобильных портативных электронных аппаратов. Для этого в телефонах, планшетах или электронных книгах устанавливаются специальные батареи способные накапливать в себе солнечную энергию, что является большим удобством для их пользователей.
Солнечное изучение относится к очень дешевому источнику энергии, поэтому ее использование является инвестированием в будущее.
Ветроэнергетика
Ветры, дующие на нашей планете, выдают столько энергии, сколько не могут обеспечить более 100 протекающих рек. Захватываемый турбинами воздушный поток преобразовывается там сначала в механическую, а затем и электрическую энергию. В качестве основного оборудования используются ветрогенераторы, состоящие из генератора, лопастей и системы управления. Вращение лопастей осуществляется под давлением воздушного потока. Подаваемая на генератор механическая сила преобразуется в электрическую энергию.
Преимущества использования передвижения воздушных масс выражаются в следующим:
- Выработка экологически чистого источника энергии. Работающее оборудование совершенно не загрязняет окружающую атмосферу.
- Низкие расходы. После установки оборудование нуждается только в обслуживании, поскольку для его работы не требуется топливо.
- Неисчерпаемость ресурса. Ветры дуют с самого начала существования планеты и этот процесс никогда не заканчивается.
К некоторому недостатку можно отнести потребность быстрого перемещения воздушных масс. Чтобы генератор работал нормально, скорость ветра должна составлять порядка 12-25 м/с и это является основным условием эффективности функционирования оборудования.
Гидроэнергетика
Движение воды обладает огромным ресурсом. Особенно это касается рек, где присутствует сильное течение. Чтобы использовать такую энергию, строятся гидроэлектростанции, в состав которых входят следующие компоненты:
- Дамба. Это земляное или каменное перекрытие, сдерживающее напор воды.
- Водозабор. Установленное на дамбе сооружение для отбора из водохранилища жидкости.
- Турбина. Механизм, вращающийся под напором воды и передающий механическую энергию на генератор.
- Генератор. Основной агрегат, производящий электрическую энергию.
Преимущества функционирования ГЭС состоят в следующем:
- Высокая экономическая эффективность и производительность. ГЭС работает без высоких эксплуатационных затрат.
- Надежность. Выражается это в способности работы ГЭС на протяжении многих десятков лет вне зависимости от изменений погоды.
- Чистота производства. При выработке энергии совершенно не загрязняется атмосфера.
- Управляемость. В случае необходимости всегда есть возможность сократить выработку электроэнергии при уменьшении на нее спроса.
Строительство ГЭС относится к сложному и дорогому процессу, но вырабатываемая электроэнергия имеет небольшую цену.
Энергия волн
Энергия волн также относится к неисчерпаемому источнику энергии, потому что их движение происходит постоянно. Волнообразование возникает под влиянием солнечных лучей, которые нагревают водную гладь, вызывая этим волнение поверхности. В дополнение к этому на величину волн влияют порывы ветра.
Для использования такого источника энергии применяются специальные установки. В состав конструкции входят камеры, нижней частью погруженные в воду, а удержание их на поверхности происходит за счет наличия поплавков, наполненных искусственным атоллом. Это буй-генератор, позволяющий аккумулировать энергию морских волн и вести дальнейшую их передачу на станцию, где она преобразовывается в электричество.
Преимущества такого оборудования выражаются в следующем:
- Монтаж конструкции возможен прямо на мостовых опорах, которые воспринимают на себя удары волн.
- Высокая эффективность. При достаточном волнении моря она выше, чем у ветрогенераторов.
Присутствие такой установки также позволяет заменить монтаж волногасителей, поскольку они представляют собой надежную преграду от движущихся валов.
Приливы
Под воздействием гравитационных сил планет и в первую очередь Луны уровень моря постоянно изменяет свое положение. Это выражается в формировании приливов и отливов, что влечет за собой появление течений, которые используются для генерации энергии. Обычно такие явления больше преобладают в прибрежных районах, поскольку там течение обладает особой силой. Именно поэтому монтаж установок ведется вдоль береговой линии. Используемое оборудование бывают 3 типов:
- Приливные турбины. Такие агрегаты представляют собой подводные мельницы. Расположенные в них турбины вращают водные потоки, а затем механическая энергия передается на генератор для выработки электрического тока.
- Приливные заграждения. Это огромные строительные конструкции, внешне напоминающие ГЭС, но больших размеров, поскольку они должны полностью перекрыть лиман или залив. Принцип действия заключается в переливе воды через плотину во время прилива и пропуска ее сквозь открывающиеся створки с вращением турбин при отливе.
- Приливные лагуны. Такие конструкции представляют собой также приливные заграждения, но меньших размеров. Фактически это электростанции, установленные на небольшой территории моря или океана.
Основным преимуществом такого возобновляемого источника энергии является его предсказуемость. Приливы и отливы будут происходить всегда, пока существует океан.
Гидротермальная энергия
На сегодняшний день геотермальная энергетика получила очень широкое распространение. Фактически данный метод открывает неограниченные возможности получения дешевого электричества. Его суть заключается в использовании тепловых источников, исходящих из недр Земли практически от самого ядра, раскаленного до температуры 3600⁰. Принцип добычи такого вида альтернативной энергии заключается в бурении скважин, через которые прорывается на поверхности тепло в виде пара, вращающего установленные турбины.
Отдельной разновидностью гидротермального источника является петротермальная энергетика, когда используется тепло сухих горных пород. Здесь за основу берутся такие данные как увеличение температурных показателей по мере отдаления от поверхности Земли. Это в среднем составляет 0,02° на метр. На отдельных участках местности при бурении скважин до 5 км температура может повыситься на 100°.
Петротермальные источники использовать намного удобнее, потому что они располагаются практически в любом месте. При этом гидротермальная энергия может быть найдена только в скрытых зонах вулканической деятельности. Это влечет за собой дополнительные трудности, связанные со сложностью доступа к источнику тепла.
При добыче гидротермальной энергии применяются следующие методы:
- Традиционный. Используется в тех случаях, когда по скважинному каналу к источнику тепла имеется прямой доступ.
- Фонтанный. За счет скопившегося в недрах земли пара излияние энергии происходит самостоятельно.
- С использованием насосных станций. Он применяется тогда, когда самостоятельный выход энергии отсутствует.
- Геоциркуляционный. Особенностью этого метода является то, что после отработки ресурса он обратно отправляется в недра Земли.
Большие запасы тепловой энергии, подаваемой на поверхность Земли, дают возможность экономить традиционное топливо, запасы которого с течением времени исчерпываются.
Биотопливо
Под биотопливом понимается биологическая масса, обработанная специальным термохимическим способом. В зависимости от своего агрегатного состояния оно бывает 3 типов:
- Твердое. Сюда относятся биотопливные брикеты. Это биоотходы, сырьем для которых является навоз или птичий помет. На основании разработанной технологии изготовление ведется путем просушки материала и дальнейшего его прессования. Другим вариантом твердого биотоплива являются гранулы, которые еще называются пеллетами. Для их производства используются отходы древесины в виде опилок, коры или щепы, а также может применяться солома.
- Жидкое. Сюда относятся такие вещества как биобутанол и биометанол, которые получаются из растительного сырья: хлопка, водорослей, рапса, сои. Полученное топливо используется для заправки двигателей.
- Газообразное. Это биогаз и биоводород. В первом случае сырьем выступают бытовые отходы, водоросли или трава. Биоводород получается путем проведения биотехнологических, биохимических или термохимических реакций.
Использование альтернативных источников энергии относится к настоятельной необходимости. Человечество с каждым годом потребляет все больше ресурсов, и этот процесс постоянно возрастает. Если сейчас не задуматься о будущем, то такое положение дел может закончиться катастрофой. Именно поэтому нужно переходить от классики до инноваций, о чем очень хорошо рассказывается в нашей работе.
Изыскания: необходимость и этапы
Любая изыскательная деятельность связана с получением требуемых сведений о техногенных и природных характеристиках территории перед возведением объекта. Целью таких исследований является получение всей информации о степени влияния среды на построенное здание или другое сооружение. Это может быть спортивный комплекс с бассейном, мост через реку или дорога. Работы включают в себя геологические, геофизические, гидрологические и экологические исследования. Они состоят в проведении полевых работ с целью получения исходных данных для составления будущего проекта.
Необходимость проведения изысканий
Стройка любого объекта, такого как детский сад или поликлиника, требует исследования территории с целью изучения прочности грунта и величины его способности выдерживать нагрузку. Связано это с тем, что почвы носят неоднородный характер. Они бывают песчаные, глинистые, а также с присутствием вечной мерзлоты. Для ведения строительных работ такая информация имеет основополагающее значение.
Любые исследования начинаются с технического задания, оформленного со стороны заказчика. Этот документ выглядит в виде акта, где описывается порядок проведения работы. В нем присутствуют следующие пункты:
- название объекта, территорию которого планируется исследовать:
- порядок выполнения всех работ;
- оговоренные сроки;
- задачи, стоящие перед исследователями;
- нормативы, на основании которых будут проведены изыскания;
- составление отчета о проделанной работе.
Вся изыскательная деятельность проводится специалистами своего дела. В их состав входят инженеры, технологи и геодезисты. Основу их деятельности составляет Градостроительный кодекс.
Уточнение поставленных задач
Любая изыскательская деятельность требует комплексного подхода для решения поставленной задачи, поэтому на первом этапе вся проблема охватывается в целом. Для этого изучаются следующие данные:
- просматриваются сведения о будущем объекте, и уточняется, насколько он доступен к изучению;
- прикидывается весь масштаб работы;
- определяются цели возводимого сооружения;
- разрабатывается по пунктам весь порядок работы.
После проведения изысканий получается информация, которая излагается на бумаге. Все зафиксированные сведения носят юридическую силу. При этом происходит решение следующих задач:
- изучаются особенности рельефа территории участка;
- составляются прогнозы возможного влияния окружающей среды на построенное будущее сооружение;
- изучается степень целесообразности постройки объекта на данном участке местности;
- составляется четкий план будущих мероприятий;
- прогнозируются возможности влияния процессов, происходящих в слоях почвы, на процесс ведения строительства.
После окончания проведения изысканий получаются ответы на принципиальные вопросы:
- рациональность постройки сооружения на данном участке местности и возможность введения его в эксплуатацию;
- разобраться в типе фундамента, который должен быть заложен с учетом характеры слоев почвы;
- понять степень подвижности грунта и разработать мероприятия с целью устранения рисков возможного разрушения здания.
В результате проведенных исследований появляется возможность показать заказчику все полученные сведения о возможности строительства объекта с учетом присутствующих подземных вод и характера грунта. В качестве подтверждающих доказательств предоставляются результаты лабораторных исследований и образцы почвы.
Виды изысканий при строительстве объекта
Проведение изысканий преследует цель сбора всей необходимой информации для строительства будущего объекта. Они разделяются на 3 вида:
- Геологические. Изучается почва и слои грунта.
- Геофизические. Исследуется рельеф местности.
- Гидрологические. Изучается наличие и глубина протекания подземных вод.
- Экологические. Ведется работа по изучению климата местности.
Порядок приведения всех видов изысканий включает в себя 3 общих этапа:
- Подготовительный. Просматривается вся имеющаяся документация по будущему объекту и проводится ее детальный анализ. Кроме того, берется разрешение в надзорных органах для проведения съемки местности с целью уточнение характера грунта.
- Полевой. Работы ведутся непосредственно на территории. Здесь проводится топографическая съемка местности, изучается наличие и расположение подземных вод, составляется схема низин и возвышенностей местности.
- Камеральный. После проведения полевых исследований все полученные результаты систематизируются, а затем вносятся в документацию. Также на данном этапе изучаются подземные коммуникации, и при необходимости изменяется их расположение, что требует внесения поправок в топографический план. Последняя работа требует обязательного согласования с надзорными органами.
Результаты изысканий и все проведенные расчеты получает заказчик. При этом копии документов отсылаются в контролирующие организации.
Геологические исследования
При геологических изысканиях проводится изучение грунта путем проникновения в его внутренние слои. После взятия проб появляется возможность понять, насколько выбранная территория подходит для сооружения объекта. Такая информация является исходной для составления проекта будущих строительных работ на основании учета индивидуальности участка.
Во время проведения геологических исследований рассматриваемая площадь значительно превосходит отведенные границы участка, что является характерной особенностью такого вида изысканий. Связано это с тем, что подземные слои имеют большие параметры и происходящие в них процессы распространяются на обширную территорию. Иногда случается так, что источник разрушений находится на очень большом расстоянии и этот фактор необходимо обязательно учитывать.
Основным предметом изучения геологических изысканий является почва, а именно степень ее плотности. Это необходимо для того, чтобы понять, какой требуется закладывать фундамент. Если такие работы будут проведены некачественно, то это может сопровождаться следующими последствиями:
- места, где почва будет носить неустойчивый характер, начнется приседание дома, что будет сопровождаться его разрушением;
- если осадка начнется только одной части дома, то в потолке и стенах возникнут трещины;
- проседание дома может привести к затоплению подвала и образованию внутри помещения сырости.
Перед геологическими исследованиями ведется сбор информации о постройке. Особенно необходимость проведения такого этапа существует при планировании возведения крупных объектов, к которым относятся мосты или аэропорты. Полученные сведения дают возможность выбрать правильный вид фундамента, исключить риск разрушения помещения из-за усадки грунта, а также обойти присутствующие подземные коммуникации, проложенные на этой территории. На основание проведения предварительного этапа появляется представление об объеме работ и их стоимости.
На следующем этапе, который называется полевым, ведется съемка местности, детально изучается ее рельеф, и проводятся буровые работы. Задачи данного этапа состоят в отборе проб грунта. Это осуществляется в следующем порядке:
- Образцы берутся на глубине до 20 см. Они необходимы для исследования на присутствие в них металлов: медь, свинец, цинк, ртуть.
- Пробы берутся на глубине от 0,2 м до 2 м и с ними проводятся такие же исследования.
- Бурится скважина на глубину свыше 20 см, и подбираются образцы с целью изучения наличия в них различных инфузорий, водорослей и бактерий.
Полученные пробы передаются в лабораторию, где они исследуются с помощью приборов на следующие характеристики:
- Прочность. Это предельные нагрузки, при которых грунт не разрушается.
- Пластичность. Максимальное давление, при котором в образце начинаются деформационные изменения.
В результате таких проверок появляется возможность спрогнозировать будущее смещение слоев грунта и предотвратить разрушение построенного сооружения.
Также в лабораторных условиях пробы проверяются на следующее параметры:
- Физические. Это влажность и плотность почвы.
- Механические. Предельная твердость грунта.
- Химические. Проверяется, как будет себя вести почва после контакта ее с фундаментом, где присутствуют бетон и арматура.
На основании проведенных лабораторных исследований составляется технический отчет.
Геофизические изыскания
С помощью геодезических изысканий собирается вся информация о рельефе территории, где будет вестись постройка, а также изучается расположение проходящих коммуникаций. После исследования состава грунта появляется возможность сделать правильный выбор фундамента с учетом особенностей почвы. На основе полученных данных составляется масштабный план, который помогает инженерам определить возможности возведения будущего объекта.
С помощью геофизических исследований получается следующая информация:
- наличие на участке территории пород, в которых присутствуют пустоты;
- получить представление об уровне влажности почвы на всей местности, где будет вестись постройка;
- разобраться в риске возможных оползневых процессов;
- уточнить наличие и геометрию расположения проложенных коммуникаций.
Все работы по геофизическому исследованию грунта проводятся с помощью специального оборудования. Для этого существуют следующие методы:
- Сейсмическая разведка. Используемая технология дает возможность выявить структуру и состав присутствующих горных пород. Достигается это с помощью формирования искусственных волн, которые распространяются под землей и отражаются от разных глубинных точек. Затем ведется их регистрация и снятие данных на основе преломления.
- Электромагнитное исследование. Здесь искусственным путем создаются электромагнитные поля, которые также перемещаются в подземном пространстве и на основе их исследования получается вся необходимая информация.
- Каротаж. Принцип исследования заключается в формировании с помощью специального оборудования индукционного тока, который пропускается через пласты грунта. Это приводит к возникновению магнитного поля, что позволяет получить необходимые данные о физико-механических параметрах почвы.
С помощью геофизических исследований изучение грунта существенно облегчается, что ускоряет ведение инженерных изысканий.
Преимуществом геофизических исследований является высокая технологичность проводимых работ. Этому способствует использование сложного оборудования, позволяющее вести возбуждение магнитных полей. Это устраняет необходимость ведения трудоемких земляных работ. При этом геофизические изыскания обеспечивают гарантированный надежный результат со стопроцентной достоверностью его правильности. В результате полученная информация становится базой для будущего строительства.
Вместе с геологией геодезия имеет примерно общий порядок ведения исследований. Однако в этих двух видах изысканий присутствуют существенные различия. Состоят они в следующем:
- Геодезия занимается изучением исключительно рельефа местности, но не уточняет подробности строения грунта.
- Во время геодезических исследований работы проводятся только на территории, где планируется возведение объекта. Геология охватывает более широкое пространство, поскольку часто очаги опасности находятся на далеком расстоянии.
- До тех пор, пока стройка не закончится, геодезические исследования не прекращаются. Геологические изыскания проводятся только до начала строительных работ.
При этом обе дисциплины тесно связаны между собой из-за того, что характеристика грунта и рельеф территории являются неразрывными понятиями.
Гидрологические изучения
Присутствующие подземные воды вызывают наибольшую опасность во время проведения строительных работ. Связано это с тем, что грунт напитывается влагой, что приводит к проседанию и разрушению конструкции. Гидрологические изыскания позволяют определить уровни залегания водоносных слоев, а также получить информацию о химическом составе воды. Также на основе полученных данных делаются прогнозы об изменении направления движения подземных водных течений.
В первую очередь актуальность гидрологических изысканий проявляется в тех местах, где имеются точные сведения о расположении грунтовых вод близко к поверхности земли, поскольку это представляет наибольшую опасность для стройки. Если произойдет неожиданный их прорыв, то последствия будут носить катастрофический характер. Кроме того, повышенная влажность почвы негативно сказывается на фундаменте, которой постепенно разрушается.
Проведение гидрологических изысканий позволяет устранить возможность возникновения следующих неприятностей:
- подтопления всего здания или отдельных его частей;
- увлажнение грунта и потеря им прочности;
- появление эффекта пучения почвы из-за регулярных циклов замерзания и оттаивания грунта;
- возможное формирование оползней в результате постепенного размывания почвы.
Во время проведения гидрологических исследований решается ряд задач, которые выражаются в следующем:
- Определить глубину протекания подземных вод и пределы ее границ.
- Принять правильное решение относительно выбора типа фундамента для конкретной территории.
- Оценить найденный подземный водоем. Протекающие воды могут быть напорного и безнапорного типа.
- Спрогнозировать будущие изменения состояния подземных вод и возможные последствия.
- Сделать лабораторный анализ взятых проб грунтовых вод.
- Провести расчеты относительно глубины бурения скважин, которые потребуются для организации водоснабжения.
Начинаются гидрологические исследования после получение технического задания. Исходя из его пунктов, составляется программа действий. Сначала ведется обследование участка с целью изучения размеров водоносных горизонтов. Для этого используются снимки аэрофотосъемки.
Затем проводятся полевые работы. На этом этапе осматриваются контрольные скважины и берутся пробы с целью анализа их состава. В лабораторных условиях они исследуются для получения следующей информации:
- Наличие в жидкости железа, солей или других примесей.
- Присутствие в воде опасных составляющих, к которым относятся ртуть, свинец или цинк. Если такие элементы будут найдены, то вода для питья считается непригодной.
- Проверка состояния жидкости на вхождение в нее агрессивных веществ, вызывающих разрушения труб. Если такие компоненты присутствуют, то постройка объекта на данной территории становится невозможной.
После окончания проведения гидрологических исследований составляется документация, в состав которой входят таблицы, графики, разбивка маршрутов.
Актуальность экологических исследований
Экологическое исследование местности при строительстве объекта необходимо для изучения воздействия на него окружающей среды. Кроме того, составляется прогноз изменения экологии на территории в результате деятельности человека. Исследование ведется в следующих направлениях:
- состояние почвы;
- атмосферы;
- питьевых источников воды;
- радиационного фона;
- имеющихся электромагнитных волн;
- шумов и вибраций;
- защищенность среды в последующий период времени после окончания возведения объекта;
- возможные риски на экосистему;
Также разрабатывается документация, в которой присутствуют рекомендации о необходимых действиях в случае резкого ухудшения экологической обстановки для устранения возможных негативных последствий.
Экологические изыскания включают в себя следующие виды деятельности:
- на территории строительных работ проводится сбор информации о климате;
- расшифровываются спутниковые съемки;
- определяется степень загрязнения территории с помощью визуального наблюдения;
- обследуются растущие вокруг культуры и проживающие в районе животные;
- территория исследуется на предмет расположения здесь культурных или исторических ценностей.
Экологическими исследованиями заниматься могут государственные организации или частные фермы, имеющими на такую работу выданную лицензию.
Завершающий этап изысканий
После окончания изыскательских работ ведется составление технического отчета. В нем излагается анализ всей проведенной деятельности на данной территории. Документ содержит в себе сведения, которые были получены на основании снятия проб и проведения с ними анализа в лабораторных условиях.
Все изыскания проводятся с учетом выпущенных законодательных стандартов, поэтому в отчете должна содержаться информация с указанием наличия у организации лицензии, дающей ей право на такой вид работы.
Изыскания относятся к неотъемлемой части проектной деятельности с целью обеспечения всестороннего изучения условий местности, на которой планируется возведение объекта. Это позволяет получить необходимую информацию о возможных рисках и разработать мероприятия по их предотвращению.
Теплоизоляция: назначение и виды
Энергосбережение — важная составляющая при строительстве любого здания. Как показывает практика, в обычном многоэтажном доме теплопотери могут составлять до 40%, ведь многие материалы не способны сохранить и удержать температуру. Теплоизоляция — это эффективный способ обеспечить микроклимат внутри помещения, шумоизоляцию, а также уменьшить общую массу конструкции. Кроме того, она способна сокращать расходы владельцев сооружений на отопление, как следствие снижается выброс продуктов горения и улучшается экологическая обстановка.
Разнообразие выбора
Теплоизоляционные материалы классифицируют по нескольким признакам:
- структура: волокнистые, ячеистые, композитные, зернистые;
- назначение: промышленные и бытовые;
- форма выпуска: сыпучие, рулонные, напыляемые, листовые, штучные;
- материал: натуральные и синтетические;
- тип сырья: органические, неорганические, смешанные.
Каждый вид утеплителя имеет свою технологию монтажа и сферу применения, которые зависят от свойств и состава материала. К примеру, для волокнистых необходима гидроизоляция, сыпучие используются на горизонтальных поверхностях, а если у конструкции сложная геометрическая форма, проще утеплитель напылять или монтировать штучные изделия.
Сейчас можно приобрести теплоизоляционные материалы предотвращающего типа. Они отличаются низкими проводящими свойствами, а также уменьшают расход тепла благодаря уменьшению инфракрасного излучения.
Неорганические утеплители
В производстве неорганических теплоизоляторов применяются шлак, асбест, горные породы и стекло. В результате их переработки получают: стекло и минвату, пеностекло, керамику, легкий бетон, в основе которого лежат вермикулит или вспученный перлит.
Материал выпускается в форме плит, матов, рулонов или сыпучим.
Стекловата
Производится из того же материала, что и стекло. Эта разновидность ваты отличается более толстыми и длинными волокнами, повышенной прочностью и упругостью. Она отлично поглощает любые звуки, пожаробезопасна и не подвержена химическому воздействию. Нагреваясь, не выделяет вредных веществ.
Стекловата отличается:
- плотностью до 130 килограммов на метр кубический;
- устойчивостью к воздействию высоких температур (до 450 градусов);
- низкой гигроскопичностью;
- высокой коррозийной стойкостью.
У материала коэффициент теплопроводности колеблется в пределах 0,03-0,052 ватта на метр на Кельвин.
Керамическая вата
В основе материала лежит окись кремния, циркония или алюминия. Для изготовления используется метод раздува или центрифуга.
Керамическая вата отличается:
- Температурной стойкостью свыше 1000 градусов. Нагреваясь более 100 градусов становится отличным электроизолятором.
- Плотностью менее 350 килограммов на метр кубический.
- Коэффициентом теплопроводности 0,13-0,16 ватт на метр на Кельвин при +600 градусов.
Керамическая вата более устойчива к высокой температуре даже чем минеральная. Она не подвержена воздействию агрессивных химических веществ и не деформируется.
Минеральная вата
Минвата бывает шлаковой и каменной. Первая получается из материалов, остающихся вследствие литья цветных и черных металлов. В основе второй лежат горные породы, такие как: базальт, доломит, диабаз, известняк и прочие.
Чтобы связать основу применяется компонент в основе которого лежат фенол или карбамид. Первый меньше боится влаги, поэтому чаще используется при строительстве.
Минеральная вата отличается:
- Нулевой горючестью. Кроме того, она способна противодействовать распространению огня, из-за чего используется как эффективное противопожарное средство.
- Повышенной химической пассивностью и низкой гигроскопичностью.
- Высоким шумопоглощением. Минеральная вата — это практичная звукоизоляция.
- Крайне низкой усадкой. Даже спустя многие годы минеральная вата не изменяет своих размеров. Благодаря этому удается избежать мостиков холода при строительстве.
У минеральной ваты есть один недостаток — это высокая паропроницаемость. При использовании этого материала необходимо укладывать пароизоляционный слой.
Органическая теплоизоляция
Материал отличается высокой пожаробезопасностью, не промокает и не подвержен воздействию биологически активных веществ. Подходит для поверхностей, не нагревающихся выше 150 градусов Цельсия. Органическая теплоизоляция размещается в виде внутреннего слоя. К примеру, оштукатуренные фасады или тройные панели.
Производится из сырья с естественным происхождением. Например, отходы от деревообрабатывающего производства или сельского хозяйства. В их составе также содержатся цемент и некоторые виды пластика.
Пено-поливинилхлоридный утеплитель
В составе материала поливинилхлоридные смолы. ППВХ приобретает пенистую структуру после поризации. Он является универсальным теплоизолятором, ведь поливинилхлорид может быть, как мягким, так и твердым. Производят ППВХ утеплители для каждого вида работ: стеновые, кровельные, фасадные, напольные, для входных дверей.
Пенополиуретановый утеплитель
Основа материала полиэфир с добавление воды, дизоцианата и эмульгаторов. В химическую реакцию они вступают благодаря воздействию катализатора. В результате получается совершенно новое вещество, отличающееся отменным уровнем шумопоглощения, химической пассивностью, а также неспособностью поглощать влагу.
Материал отличается:
- Коэффициентом теплопроводности в пределах 0,019-0,028 ватт на метр на Кельвин. Это одно из лучших значений среди всех изоляционных материалов.
- Плотностью 40-80 килограммов на метр кубический. Если показатель равен 50 и более, ППУ обретает влагостойкость.
Пенополиуретановый утеплитель наносится методом напыления, подходит для потолков сложной конструкции и стен.
Пенополистирол
ППС или пенопласт состоит из воздуха на 98%. 2% — это полистирол, получаемый из нефтепродуктов. Также в составе материала присутствует незначительное количество модификаторов. Как правило, это антипирены.
Отличительными особенностями ППС являются:
- высокие гидроизоляционные свойства;
- повышенная коррозийная устойчивость;
- коэффициент теплопроводности в пределах 0,037-0,042 ватта на метр на Кельвин;
- высокая сопротивляемость микрофлоре и биоагентам.
У материала низкая горючесть. Он самостоятельно затухает, а при возгорании выделят в 7 раз меньше тепловой энергии чем древесина.
Древесноволокнистая изоляционная плита
Состав древесноволокнистой изоляционной плиты схож с ДСП, однако в его основе используются обрезки стеблей кукурузы или соломы, либо древесные отходы, старая бумага и так далее. Материал связывают синтетические смолы, разбавленные антисептиками, антипиренами и гидрофибизирующими веществами.
ДВИП отличается:
- плотностью до 250 килограмм на метр кубический;
- пределом прочности на изгиб до 12 мегапаскалей.
Коэффициент теплопроводности древесноволокнистой изоляционной плиты менее 0,07 ватт на метр на Кельвин.
Пеноизол (мипора)
Мипора получается в результате взбивания водной эмульсии мочевиноформальдегидной смолы. Чтобы избежать хрупкости материала, в сырье добавляется глицерин. Чтобы получить пену в состав вводятся добытые из нефти сульфокислоты. Чтобы масса затвердела, необходим катализатор. В его качестве выступает органическая кислота.
Мипора подается в виде блоков или крошки. Если материал жидкий, его предварительно необходимо залить в специальные полости, где он затвердевает при комнатной температуре.
Пеноизол отличается:
- Коэффициентом теплопроводности в пределах 0,03 ватта на метр на Кельвин.
- Плотностью до 20 килограмм на метр кубический. Если сравнивать с пробкой, то он меньше примерно в 10 раз.
- Температурой возгорания свыше 500 градусов. Если показатель ниже, то материал не горит, а обугливается.
Среди минусов минипоры можно отметить повышенное поглощение жидкости и подверженность воздействию агрессивных химических веществ.
Вспененный полиэтилен
Производится путем добавления к полиэтиленовой основе пенообразующего вещества. В результате получается материал, имеющий внутри многочисленные мелкие поры. У него отменные пароизоляционные свойства.
Материал отличается:
- плотностью 25-50 килограммов на метр кубический;
- температурным диапазоном применения от -40 до +100 градусов;
- низким влагопоглощением;
- высокой биологической и химической пассивностью.
Кроме того, вспененный полиэтилен хорошо защищает сооружение от воздействия внешних шумов.
Фибролит
Материал производится из тонкой древесной стружки с добавлением цемента или магнезиального компонента. Фибролит выпускают в форме плит, которые не подвержены биологически и химически агрессивным воздействиям. Отлично защищает от влаги и шума. Подойдет и для изоляции бассейнов.
К основным характеристикам материала относят высокую огнестойкость, плотность в пределах 300-500 килограммов на метр кубический, а также коэффициент теплопроводности 0,08-0,1 ватт на метр на Кельвин.
Сотопласт
Название материала исходит из его формы в виде шестигранных ячеек. Наполнитель сотопластового утеплителя — это углеродные, целлюлозные, стеклянные, органические волокна или специальная ткань, которые покрываются пленкой. Чтобы связать между собой материал, используется фенольная или эпоксидная термоактивная смола. Внешние стороны панелей — это тонкие слоистые листы из пластика.
Характеристики материала могут быть разными. На них влияет сырье, из которого он изготовлен, количество смолы, а также размеры ячеек.
Эковата
Производится их материалов, остающихся в результате бумажно-картонного производства. В ход идут гофрированный картон, газеты, журналы, бракованные книги и так далее. Если использовать макулатуру, качество эковаты становится несколько хуже. Она будет неоднородной, разносортной и быстро подвергаться загрязнению.
Эковата отличается:
- Высокой звукоизоляцией. Всего 1,5 сантиметра материала способны поглотить шум до 9 децибел.
- Повышенной теплоизоляцией. Но тут есть и один минус — постепенно эковата истончается и утрачивает до 20% от своего первоначального объема.
- Высоким впитыванием влаги. Она способна поглотить 9-15% от своего объема.
Огромное преимущество эковаты в том, что ее можно укладывать способом сплошного напыления. В результате нет швов, а, следовательно, повышаются и все теплоизоляционные характеристики.
Утеплитель из древесностружечных плит
ДСП состоит из мелкой стружки, которая занимает 9/10 всего объема материала. Скреплена она синтетическими смолами, антипреном, гидрофобизатором и антисептическим веществом.
Материал отличается:
- плотностью 500-1000 килограмм на метр кубический;
- пределом прочности на изгиб 10-25 мегапаскалей и растягивания 0,2-0,5 мегапаскалей;
- влажностью 5-12%.
ДСП способен впитывать жидкости в объемах 5-30%.
Арболитовый утеплитель
В составе материала стружка, мелкие опилки, нарезанный камыш или солома. В основу обязательно входят химические добавки (растворимое стекло, сернокислый глинозем и хлористый кальций) и цемент. Получившийся состав обязательно обрабатывается минерализатором.
Арболитовый утеплитель характеризуется:
- плотностью 500-700 килограмм на метр кубический;
- пределом прочности на изгиб 0,4-1 мегапаскаля;
- пределом прочности на сжатие 0,5-3,5 мегапаскаля.
Кроме того, его коэффициент теплопроводности равен 0,08-0,12 ватт на метр на Кельвин.
Смешанная теплоизоляция
Этот вид утеплителей производят из асбестовой смести с добавлением слюды, доломита, перлита или диатомита. Чтобы связать основу, используются минеральные составляющие. Изначально материал выглядит как жидкое тесто. Его наносят на нужные плоскости и ожидают полного высыхания. Также из теплоизоляции смешанного типа производят скорлупы и плиты.
Материал отличается термостойкостью и выдерживает температуру до 900 градусов. У него есть также одна особенность — это способность впитывать влагу. Поэтому при строительстве обязательно используется гидроизоляция. Теплопроводность материала свыше 0,2 ватта на метр на Кельвин.
Отражающая теплоизоляция
Это так называемая рефлекторная изоляция, которая замедляет движение тепла. Любой стройматериал способен как поглощать его, так и впоследствии излучать. Все теплопотери возникают преимущественно вследствие выхода инфракрасных лучей, пронизывающих даже материалы с низкой проводимостью.
К примеру, серебро, очищенный полированный алюминий и золото способны отражать до 99% тепла. Если их взять и создать вокруг барьер из полиэтилена, получается отличный теплоизолятор, который также будет обладать пониженной паропроводностью. Такие материалы зачастую применяются для утепления саун и бань.
Сегодня используются отражающие утеплители в виде одно- или двуслойного полированного алюминия и вспененного полиэтилена. Материал отличается ощутимым эффектом при своей толщине в 1-2,5 сантиметра.
На что обращать внимание при выборе
Чтобы сократить потери тепла, улучшить звукоизоляцию сооружения и снизить расходы на отопление, необходимо ориентироваться на:
- Вес утепляющего слоя. Он не должен значительно утяжелять конструкцию.
- Теплоизоляционные свойства. Прежде чем приобрести материал, изучите его технические характеристики.
- Жесткость и способность сохранить свою форму под воздействием нагрузки. Утеплители бывают мягкими, полужесткими и жесткими.
- Паропроницаемость, которая обеспечивает циркуляцию воздуха и препятствует образованию конденсата. При наружном утеплении этот показатель должен быть минимальным, при внутреннем максимальным.
- Экологичность и срок эксплуатации. Качественный материал не оказывает негативного влияния на здоровье человека и окружающую среду. Способен выполнять свою функцию свыше 20 лет.
- Горючесть, ведь для деревянных конструкций чем показатель выше, тем лучше.
Прежде чем приобрести теплоизоляцию, нужно учесть то, куда она будет монтироваться.
- Для кровли важно, чтобы длина рулонного утеплителя была достаточной для ската. Толщина должна быть больше, чем для отделки стен. Не забывайте про использование мембран под слой теплоизоляции. Так вы защитите материал от влаги и продлите срок его полезного использования.
- Для стен важно учесть множество параметров. Через них теряется до 40% тепла, поэтому правильно выбранный материал способен снизить стоимость эксплуатации жилья и размер оплаты за коммунальные услуги.
- Для фундамента важно учесть, что утеплитель будет регулярно подвергаться воздействию влаги и механическим нагрузкам. Лучше всего подойдут различные марки экструзионного пенополистирола, выпускающегося в виде прочных плит. Они способны сохранить целостность фундамента, но тут также важно использовать гидроизоляцию.
- Для пола используются разные виды утеплителей. Так, например, в деревянном доме лучше применять стекловату и базальтовые материалы. Они отличаются экологичностью, эффективностью и негорючестью. Для теплого пола стоит применять ЭПС, который рассеивает тепло и способствует повышению эффективности системы отопления. Под стяжку важно учесть прочность материала. Тут будет уместен базальтовый утеплитель повышенной прочности или экструзионный пенополистирол. Для пола по грунту стоит учесть почвенную влагу и устойчивость материала к нагрузкам.
Используйте качественные теплоизолирующие материалы. Их цена зависит от технологии изготовления, используемого сырья, а также производителя. Нередко совершая покупку, мы ориентируемся не га назначение материала, а на его стоимость. В результате получаем слабый теплоизоляционный эффект и увеличение затрат на отопление. Кроме того, существует такой минус как это риск разрушения конструкции из-за ее неправильного утепления.
Еще одна часто встречающаяся ошибка — это покупка дешевого материала от неизвестных производителей. Зачастую их производят из некачественного сырья, что ухудшает физические и механические характеристика, а также способно повлиять на состояние здоровья человека.
Важно перед приобретением проверить сертификаты качества и гарантии от завода-изготовителя. Иначе вы рискуете тем, что спустя всего лишь несколько лет придется делать ремонт заново. Как следствие — значительное увеличение расходов не только на коммунальные услуги, но и на содержание строения.
Помните! От качества теплоизоляции зависит комфорт и возможное сокращение затрат на отопление зимой и кондиционирование в жаркое время года. Главная задача теплоизоляции — создать комфортную микросреду в помещении.