Главная » Литература » Теплотехника. Звукоизоляция. Микроклимат » Овчаренко - Теплоизоляционные материалы и конструкции
Овчаренко - Теплоизоляционные материалы и конструкции
СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Ю.Л. БОБРОВ, Е.Г. ОВЧАРЕНКО, Б.М. ШОЙХЕТ, Е.Ю. ПЕТУХОВА
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И КОНСТРУКЦИИ
Учебник
Допущено Государственным комитетом Российской Федерации по строительству и жилищно-коммунальному комплексу в качестве учебника для студентов средних специальных учебных заведений, обучающихся по специальностям 2902 Строительство и эксплуатация зданий и инженерных сооружений и 2508 Производство тугоплавких и силикатных материалов
Москва
ИНФРА-М
2003
Бобров Ю.Л., Овчаренко Е.Г., Шойхет Б.М., Пегухова Е.Ю
Теплоизоляционные материалы и конструкции: Учебник для средних профессионально-технических учебных заведений. —М.: ИНФРА-М, 2003. — 268 с: ил.
В учебнике даны сведения о состоянии производства, классификации, строении, свойствах основных теплоизоляционных материалов и конструкций, а также области их рационального применения. Значительное внимание уделено теплофизическим свойствам эффективных теплоизоляционных материалов, методам их контроля, экологической и технологической безопасности, а также исследованию и прогнозированию долговечности в проектируемых условиях эксплуатации. В особый раздел выделено описание теплоизоляционных конструкций, даны принципы их расчета и проектирования.
В главе, касающейся технологии и оборудования теплоизоляционных работ, описаны основные практические приемы и средства ведения этих работ, а также способы контроля качества тепловой изоляции.
Для средних профессиональных учебных заведений строительного профиля.
© Коллектив авторов, 2003
ПРЕДИСЛОВИЕ
в учебном пособии изложены основные сведения о свойствах и технологии традиционных и новых теплоизоляционных материалов и конструкций, которые применяются в современном строительстве.
В данном пособии в отличие от ранее изданных впервые комплексно рассмотрены вопросы производства, контроля качества и применения теплоизоляционных материалов и конструкций не только для целей жилищного и промышленного строительства, но также и в конструкциях тепловой изоляции инженерных сетей и промышленного оборудования. В особые разделы выделены описания не только новых теплоизоляционных конструкций и принципы проектирования, но и основы исследования и прогнозирование их долговечности. Кроме того, по методологическим соображениям в учебном пособии рассмотрены данные, которые, с одной стороны, способствуют расширению у студентов теоретического кругозора в областях, на которых базируются основы технологии производства, проектирования и рационального применения теплоизоляционных материалов и конструкций в современном и перспективном строительстве, а с другой стороны, позволят им получить необходимые практические знания.
Авторы выражают свою признательность профессорам, докторам технических наук А.А. Федину и В.В. Ремневуза ценные замечания, сделанные ими при рецензировании рукописи учебного пособия.
ВВЕДЕНИЕ
Тепловая изоляция в современном строительстве и промышленности играет важную роль. С ее помощью решают вопросы жизнеобеспечения, организации технологических процессов, экономии энергоресурсов. Теплоизоляционные конструкции являются неотъемлемой частью защитных элементов промышленного оборудования, трубопроводов, частей жилых, общественных и промышленных зданий. Благодаря изоляции значительно повышаются надежность, долговечность и эффективность эксплуатации зданий, сооружений и оборудования.
Тепловая изоляция выполняет следующие функции:
• создает комфортные условия для проживания людей в жилых домах;
• снижает тепловые потери в окружающую среду от объектов (здания, сооружения, оборудование, трубопроводы и др.);
• обеспечивает нормальный технологический процесс в аппаратах;
• поддерживает заданные температуры компонентов в технологических процессах;
• создает нормальные температурные условия для обслуживающего персонала;
• уменьшает температурные напряжения в металлических конструкциях, огнеупорной футеровке и т. д.;
• защищает от огня (противопожарная изоляция) строительные конструкции;
• сохраняет заданные температуры в холодильниках и хладопроводящих системах;
• защищает от испарения сжиженные газы и легкие нефтепродукты при их хранении в изотермических резервуарах.
В промышленности теплоизоляцию оборудования и трубопроводов применяют для того, чтобы обеспечить необходимый технологический режим производственного процесса. В жилых, общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданиях утеплители обеспечивают заданные параметры микроклимата внутри помещения.
Тепловая изоляция позволяет уменьшить толщину стен зданий, облегчить их массу, уменьшить массу и объем фундаментов, повысить сборность конструкций. Это позволяет при том же объеме строительства сократить затраты, в том числе и энергетические, на производство строительных материалов, на их перевозку и подъем, на возведение зданий.
Если изоляцию выполняют для предотвращения тепловых потерь от изолируемой поверхности в окружающую среду, она называется тепловой. Изоляция, которую устанавливают для предотвращения движения теплоты из окружающей среды к более холодной изолируемой поверхности, называется холодильной.
В связи с широким развитием в промышленности технологических процессов, протекающих в условиях высоких температур и давлений, а также глубокого холода, роль и значение тепловой изоляции непрерывно возрастают.
Теплоизоляционные работы являются завершающими в процессе возведения объектов, и поэтому от быстрого и качественного их выполнения зависят не только сроки сдачи этих объектов в эксплуатацию, но и качество выпускаемой продукции, экономические и технические характеристики объектов, комфортность на рабочих местах, качество условий проживания в возводимых и эксплуатируемых зданиях.
Как за рубежом, так и в нашей стране развитие производства теплоизоляционных работ идет по пути индустриализации с применением современных теплоизоляционных материалов и конструкций, высокомеханизированных инструментов и приспособлений, а также сборных средств подмащивания (лесов, подмостей). В практике теплоизоляционных работ все чаще используются конструкции полной заводской готовности, поставляемые с предприятий в виде готовых комплексных элементов, состоящих из теплоизоляционного и покровного слоев, оснащенных комплектом крепежных деталей. Производство теплоизоляционных работ при этом сводится к установке готовых элементов на изолируемую поверхность.
Индустриализация изоляционных работ, превращение их в поточный процесс сборки с высоким уровнем механизации — важнейшая задача капитального строительства. Решение этой задачи во многом зависит от степени подготовки и квалификации специалистов и рабочих кадров. Рабочий-изолировщик должен уметь выполнять специализированные работы в нормативные сроки и с высоким качеством, рационально использовать материалы, детали и конструкции, оборудование и инструменты, добиваться снижения затрат на производство работ.
Специалисты должны знать основные виды теплоизоляционных материалов, изделий и конструкций; машины, механизмы, инструменты и оборудование, применяемые при теплоизоляционных работах; основы организации и экономики труда; уметь вести монтаж теплоизоляционных конструкций.
Изложению этих и других вопросов, связанных с производством и рациональным применением традиционных и новых теплоизоляционных материалов и конструкций в современном строительстве и промышленности, и посвящено настоящее учебное пособие.
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ И КОНСТРУКЦИЯХ
1.1 Состояние производства теплоизоляционных материалов и конструкций в России и за рубежом
Являясь одной из ведущих держав мира по производству энергии, Россия значительно уступает экономически развитым странам в вопросах рационального использования энергоресурсов. Так, сегодня на выпуск товарной продукции в Западной Европе в среднем расходуется
Велико отставание России по энергосбережению и в коммунальном хозяйстве, где расходуется до 20 % всех энергоресурсов страны, т.е. на единицу жилой площади расходуется в 2—3 раза больше энергии, чем в странах Европы. Так, жилые многоэтажные здания потребляют в России от 350 до 550 кВт-чДм-год), индивидуальные дома коттеджного типа — от 600 до 800 кВт-чДм-год).
Вместе с тем за рубежом, например в Германии, дома усадебного типа потребляют в среднем по стране около 250 кВт-чДм-год), в Швеции — 135 кВт • ч/(м^ • год). Лучшие же зарубежные образцы жилых зданий потребляют от 90 до 120 кВт • ч/(м2 • год).
Анализ опыта различных стран в решении проблемы энергосбережения [50,51,53] показывает, что одним из наиболее эффективных путей ее решения является сокращение потерь тепла через
Ограждающие конструкции зданий, сооружений, промышленного оборудования и тепловых сетей. В этой связи обращает на себя внимание интенсивное развитие в рассматриваемых странах промышленности теплоизоляционных материалов. В некоторых странах, таких, например, как Швеция, Финляндия, Германия, США и др., объем выпуска теплоизоляционных материалов на душу населения в 5—7 раз превышает выпуск утеплителей на одного жителя в России.
Расчеты показывают, что потребность только жилищного сектора строительства в эффективных утеплителях в 2010 году может составить 25—30 млн м3 и должна быть удовлетворена в основном за счет отечественных материалов.
Настоящие установленные (проектные) мощности страны по всем видам теплоизоляционных материалов оцениваются в 17—18 млн М-' в год. Объем производства теплоизоляционных материалов в 2002 году составил только около 8 млн м3.
Основным видом применяемых в России утеплителей являются минераловатные изделия, доля которых в общем объеме производства и потребления составляет более 65 %. Около 8 % приходится на стекловатные материалы, 20 % — на пенополистирол и другие пенопласты. Доля теплоизоляционных ячеистых бетонов в общем объеме производимых утеплителей не превышает 3 %; вспученного перлита, вермикулита и изделий на их основе — 2—3 % (по вспученному продукту).
Структура объемов выпуска утеплителей в России близка к структуре, сложившейся в передовых странах мира, где волокнистые утеплители также занимают 60—80 % от общего выпуска теплоизоляционных материалов.
Распределение объемов выпуска утеплителей по стране характеризуется значительной неравномерностью. Ряд крупных регионов, таких, как Архангельская, Калужская, Костромская, Орловская, Кировская, Астраханская, Пензенская, Курганская и другие области, а также Республика Марий Эл, Чувашская Республика, Калмыкия, Адыгея, Карелия, Бурятия и др., не имеют своего производства эффективных теплоизоляционных материалов. Многие регионы страны производят утеплители в явно недостаточном количестве.
Относительно благополучным является Северо-Западный регион, а наибольшие проблемы с утеплителями собственного производства имеются в Северном, Поволжском, Северокавказском и Западно-Сибирском регионах.
До периода рыночных реформ большая часть объема выпускаемых минераловатных изделий была ориентирована на промышленную теплоизоляцию, а интересы жилищного строительства, особенно индивидуального, оставались на втором плане. В настоящее время номенклатура выпускаемой продукции все больше отвечает условиям жилищного строительства, где наряду с традиционными требованиями появляются требования по прочности, долговечности, водо- и атмосфероустойчивости.
Следует признать, что качество и ограниченная номенклатура отечественных утеплителей, выпускаемых многими предприятиями Российской Федерации, не в полной мере отвечает нуждам жилищного строительства. Это позволяет ведущим фирмам западных стран успешно осваивать рынки России и продавать свою продукцию [49,55].
Объем продаж на российском рынке только фирмы «Роквул» (Дания) достиг в 1990-х годах около 10 млн долларов США в год. А поставки фирмы «Партек» (Финляндия) распространились в этот период до Иркутска.
Часто считают, что импортные утеплители при той же плотности, что и российские, обладают более низким коэффициентом теплопроводности. Об этом говорит простое сравнение показателей теплопроводности утеплителей по нашим ГОСТ и ТУ и показателей данных фирм-импортеров. Между тем разницу в большинстве случаев можно объяснить отличиями в методике определения теплопроводности. Так, например, в России замер производят при 25 °С, а за рубежом — при 10 °С. Такая разница в граничных условиях может дать отличие в результатах до 15 % не в пользу отечественных утеплителей.
Предусмотренное федеральными целевыми программами «Жилище» и «Свой дом» массовое жилищное строительство не может ориентироваться на зарубежные поставки. Потребность этого сектора в эффективных утеплителях ежегодно возрастает и должна быть удовлетворена в основном за счет отечественных производителей.
Расчетами Госстроя РФ, выполненными в рамках федеральных целевых программ «Жилище» и «Свой дом», определена потребность в эффективных теплоизоляционных материалах для строительства. Так, при объеме нового строительства 80 млн м2 жилой площади в год и объеме реконструкции 20 млн м2 понадобится около 18 млн м3 утеплителя.
Следует заметить, что потребность в утеплителях резко возросла после ужесточения нормируемых теплопотерь через ограждающие конструкции зданий, принятых Госстроем РФ в 1995— 1996 годах. Вследствие принятых решений требуемая толщина теплоизоляционного слоя должна увеличиться в 1,5—2 раза на первом этапе и в 3 и более раза — на втором. Общая потребность в утеплителях для всех отраслей хозяйства страны по расчетам Теплопроекта составит к 2010 году до 50—55 млн м3.
...