Тепловая изоляция зданий и сооружений.

В строительстве и теплоэнергетике теплоизоляция необходима для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду, в холодильной и криогенной технике - для защиты аппаратуры от притока тепла извне. Теплоизоляция обеспечивается устройством специальных ограждений, выполняемых из теплоизоляционных материалов (в виде оболочек, покрытий и т. п.) и затрудняющих теплопередачу; сами эти теплозащитные средства также называются теплоизоляцией. При преимущественном конвективном теплообмене для теплоизоляции используют ограждения, содержащие слои материала, непроницаемого для воздуха; при лучистом теплообмене - конструкции из материалов, отражающих тепловое излучение (например, из фольги, металлизированной лавсановой плёнки); при теплопроводности (основной механизм переноса тепла) - материалы с развитой пористой структурой.

Задача теплоизоляции зданий - снизить потери тепла в холодный период года и обеспечить относительное постоянство температуры в помещениях в течение суток при колебаниях температуры наружного воздуха. Применяя для тепловой изоляции эффективные теплоизоляционные материалы, можно существенно уменьшить толщину и снизить массу ограждающих конструкций и таким образом сократить расход основных стройматериалов (кирпича, цемента, стали и др.) и увеличить допустимые размеры сборных элементов.

В тепловых промышленных установках (промышленных печах, котлах, автоклавах и т. п.) теплоизоляция обеспечивает значительную экономию топлива, способствует увеличению мощности тепловых агрегатов и повышению их КПД, интенсификации технологических процессов, снижению расхода основных материалов. Экономическую эффективность теплоизоляции в промышленности часто оценивают коэффициентом сбережения тепла h= (Q1 - Q2)/Q1 (где Q1 - потери тепла установкой без теплоизоляции, а Q2 - c теплоизоляцией). Теплоизоляция промышленных установок, работающих при высоких температурах, способствует также созданию нормальных санитарно-гигиенических условий труда обслуживающего персонала в горячих цехах и предотвращению производственного травматизма.

Проблеме получения теплых и, соответственно, энергосберегающих конструкций в последние годы в нашей стране уделяется все больше внимания. Они должны быть, во-первых, прочными, жесткими и воспринимать нагрузки, то есть быть несущими конструкциями, а во-вторых, должны защищать внутреннее пространство от дождя, жары, холода и других атмосферных воздействий, т.е. обладать низкой теплопроводностью, быть водостойкими и морозоустойчивыми.

В природе не существует материала, который удовлетворял бы двум этим требованиям. Для жестких конструкций идеальным материалом является металл, бетон или кирпич. Для утепления годится только эффективный утеплитель, например, каменная вата. Поэтому для того, чтобы ограждающая конструкция была прочной и теплой, используют композицию или комбинацию как минимум двух материалов -- конструкционного и теплоизоляционного.

Композиционная ограждающая конструкция в свою очередь может быть представлена в виде нескольких отличных друг от друга систем и конструкций:

1. Жесткий каркас с заполнением межкаркасного пространства эффективным утеплителем.

2. Жесткая ограждающая конструкция (например, кирпичная или бетонная стена), утепленная со стороны внутреннего помещения, или так называемое внутреннее утепление.

3. Две жесткие пластины и эффективный утеплитель между ними, например, «колодезная» кирпичная кладка, железобетонная панель «сэндвич» и т.д.

4. Тонкая ограждающая конструкция (стена) с утеплителем с внешней стороны, так называемое внешнее утепление.

Теплоизоляционные системы, применяемые для наружной теплоизоляции, подразделяются на системы:

-- с тонкими штукатурными и накрывочными слоями;

-- с толстыми штукатурками (до 30 мм);

-- «сухой теплоизоляции» (система утепления «на относе»);

-- монолитной теплоизоляции (утепление пенополиуретаном, покрытие «термошиль-дом»);

-- из ячеистого бетона с объемной массой ниже 400 кг/м3.

Применение той или иной системы определяется конструктивными особенностями модернизируемого здания и технико-экономическими расчетами, основанными на приведенных затратах, т.к. стоимость утепления 1 м2 наружной стены колеблется от 15 до 50 долларов США без учета стоимости заполняемых оконных блоков, модернизации систем вентиляции и отопления. Тем не менее, потенциал энергосбережения при эксплуатации существующего жилого фонда достаточно велик и составляет около 50 %

Каждая из этих конструкций имеет свои достоинства и недостатки, и выбор ее зависит от многих факторов местных условий. Но из всех названных конструкций четвертый тип утепления здания с внешней стороны хотя и имеет недостатки, но и обладает следующими достоинствами:

1. Надежная защита от неблагоприятных внешних воздействий суточных и сезонных температурных колебаний, которые ведут к неравномерным деформациям стен, что приводит к образованию трещин, раскрытию швов, отслоению штукатурки.

2. Невозможность образования какой-либо поверхностной флоры на поверхности стены из-за избытка влажности, образования льда в толще стены, который имеет место из-за конденсационной влаги, поступающей из внутренних помещений, и влаги, проникшей внутрь массива ограждающих конструкций из-за повреждения поверхностного защитного слоя.

3. Препятствование охлаждению массива ограждающей конструкции до температуры точки росы и, соответственно, выпадению конденсата на внутренних поверхностях.

4. Снижение уровня шума в изолируемых помещениях.

5. Отсутствие зависимости температуры воздуха во внутренних помещениях от ориентации здания, т.е. от нагрева поверхностей солнцем и охлаждения этих же поверхностей ветром, и др.

Для устранения теплопотерь в ранее построенных зданиях разработаны и осуществляются различные проекты теплотехнической реконструкции и утепления их. Одним из таких проектов является устройство «термошубы», представляющей собой многослойную конструкцию. Она состоит из следующих элементов:

а) плит утеплителя, прикрепленных к подготовленной поверхности стен клеящим составом «сармалеп» и дюбелями для их укрепления;

б) защитного покрытия из клеящего состава «сармалеп», армированного одним или двумя слоями сетки в сочетании с защитными алюминиевыми профилями с перфорированными стенками;

в) отделочного покрытия из:

-- из штукатурного состава «сармалит» белого цвета без окраски либо с последующей окраской микропористой фасадной краской на основе плиолитовой смолы «сафрамап»;

-- защитно-отделочной композиции «сафрамап», окрашенной в массе;

-- микропористой фасадной краски на основе плиолитовой смолы «сафрамап» непосредственно по защитному покрытию из состава клеящего «сармалеп-М».

Кроме «термошубы», утепление стен зданий и сооружений с наружной стороны можно выполнить устройством на фасаде здания каркаса, в который вставляются и фиксируются в нем плиты утеплителя, а поверх каркаса навешиваются облицовочные панели (сухая штукатурка) или выполненная на некотором расстоянии кирпичная кладка. При этом внутри конструкции, между утеплителем и облицовкой, сохраняется зазор, по которому свободно циркулирует воздух. Этот воздух удаляет влагу, испаряющуюся из помещения сквозь стены, не давая ей задерживаться в утеплителе. Получается, что фасад вместе с утеплителем «дышит», «дышит» и стена. А утеплитель все время сухой, и его теплоизолирующая способность постоянно сохраняется на высоком уровне. Преимуществами этого способа теплоизоляции являются: во-первых, всепогодная технология, отсутствие «мокрых» процессов вроде нанесения штукатурки, клеев и т.д.; во-вторых, неограниченный выбор вариантов облицовки: панели разного размера, из разных материалов и с разными текстурами и расцветками. Добавить в список преимуществ можно высокую шумои-золирующую способность вентфасада, легкость и технологичность монтажа, быстроту и простоту транспортировки на объект необходимых материалов. Система вентилируемого утепленного навесного фасада не позволяет конденсату скапливаться на поверхности или внутри стены, благодаря чему повышается срок службы ограждающих конструкций здания и уменьшаются теплопотери через них

 

    31. Инновационные энергосберегающие технологии будущего.

Потребление электроэнергии в настоящее время очень иррационально, и, если не найти способы улучшить эти показатели, то мы сами можем спровоцировать непоправимые последствия, которые приведут к глобальной экологической катастрофе. Технологии, которые появятся к 2050 г., должны быть рентабельными и удобными для пользователя, способными кардинально изменить наше будущее и спасти мир от техногенного краха.

По оценкам специалистов, процессы отопления, вентиляции, кондиционирования и освещения зданий приводят к ежегодному выбросу в атмосферу более 100 млн. тонн парниковых газов (главным образом, углекислого газа СО2) – это прямой путь к загрязнению и глобальному потеплению.

Климатолог Лауреат Нобелевской Премии Дэн Кэммэн (DanKammen) провёл анализ инновационных технологий, которые способны изменить наши города и обеспечить нам более яркое будущее. Исследования проводились в двух направлениях:

1. энергосбережение зданий будущего;

2. альтернативные источники энергии будущего.

Наряду с энергетическими, социальными и экологическими показателями определяющим критерием стал фактор снижения выбросов парниковых газов.

 

Здания будущего

Примерно 65 % всей вырабатываемой электроэнергии потребляется зданиями (отопление и пр.). Современные здания чрезвычайно неэффективны, около 1/3 тепла утекает сквозь стены, окна и крышу. Для снижения тепловых потерь жилые и производственные здания должны быть коренным образом перепроектированы. Нас беспокоит глобальное потепление, а тем временем наши дома и офисы обогревают пространство снаружи почти так же как внутри. Если бы люди могли увидеть мир через призму инфракрасного излучения, то щепетильность во многих вопросах сильно возросла бы.

Технологические внедрения способны положить конец тепловым потерям в будущем. Далее будут рассмотрены четыре кардинально различные инновационные технологии энергосбережения зданий:

- аэрогель

- гибридное солнечное освещение;

- живая зелёная крыша;

- гелиотехнология.