Энергоэффективные теплоизоляционные материалы в строительстве

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Никонов А. С.

ФГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» a.s.nikonov[AT]ya.ru

Панов Ю.Т.

ФГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» a.s.nikonov[AT]ya.ru В последние годы под влиянием таких глобальных факторов, как исчерпаемость природных ресурсов, изменение климата, роста численности населения, стало существенно меняться отношение к домостроению. По причине применения в домостроении не эффективной тепловой изоляции ограждающих конструкций зданий, сооружений и трубопроводов, обеспечивающих отопления жилых и промышленных объектов, происходят потери тепла и увеличения выработки энергии затрачиваемой на ее производство, что влечет за собой не только постоянное увеличение расходов на производство, но и ухудшения экологической ситуации. На рис. 1 представлена диаграмма выбросов углекислого газа в атмосферу при сжигании полезных ископаемых для отопления домов [1].

4000 т

300020001000-

число муниципальных систем теплоснабжения

I Старение тепловых сетей и [_ Избыточная централизация [_] Допустимые потери в низкий уровень их теплоснабжения муниципальных тепловых

эксплуатации сетях

Рис. 2. Распределение 230 российских систем теплоснабжения по уровню потерь в тепловых сетях за 2007 г.

Фактические потери в 70 % систем теплоснабжения (преимущественно в мелких) составляют 20-60 %., доля потерь тепловых сетей на число муниципальных систем теплоснабжения за 2007 г. представлены на рисунке 2 [2]. Только создание энергоэффективных конструкций и использование инновационных, ресурсосберегающих материалов в технологиях «зеленого строительства» может снизить потребление энергии на нужды зданий и сооружений и одновременно оптимизировать использование природных ресурсов.

Современный рынок теплоизоляционных материалов весьма разнообразен, применяемы в настоящее время органических утеплителей на основе пенопластов имеют низкий класс пожароопасности, при горении выделяют химические вещества опасные для здоровья человека. Минераловатные теплоизоляционные материалы обладают высокой степенью во- допоглащения, повышенными сорбционной влажностью, что способствует образованию вредных для здоровья человека микроорганизмов. К одному из недостатков таких материалов относится постепенное саморазрушение волокнистой структуры материала, что также неблагоприятно сказывается на здоровье человека, и приводит к снижению теплоизолирующих свойств.

Перспективным направлением по решению вопросов эффективной тепловой изоляции является разработка вспененных материалов на основе неорганических композиционных материалов призванных существенно сократить энергозатраты.

Одним из таких материалов является пеностекло - высокопористый, неорганический, теплоизоляционный материал, получаемый спеканием тонкоизмельченного стекла в присутствии газообразователя и целевых добавок, представляющий собой вспененную стекломассу [3].

Благодаря своему составу теплоизоляция из пеностекла обладает широким температурным диапазоном применения, высокими тепло- и звукоизоляционными свойства, является негорючим, стойким к агрессивным средам, не дает усадки, легко подвергается механической обработке, склеиванию различными клеями и мастиками, хорошо сочетается с алюмосиликатными вяжущими (цементными, известково-цементными).

Производимое в настоящее время пеностекло традиционно черного или серо-черного цвета. Существенным недостатком этого пеностекла является наличие сероводорода в ячейках материала, плотность получаемого пеностекла 170-250 кг/м3, что обусловлено применением в процессе получения пеноматериала газообразователей углеродного типа (сажа, кокс, антрацит).

Целью данной работы является разработка энергоэффективного пористого неорганического теплоизоляционного материала с кажущейся плотностью до 100 кг/м3 с улучшенными эксплуатационными свойствами.

В работе использовался стеклобой отходов листового стекла, размолотого до удельной поверхности 5000-8000 см2/г и имеющего постоянный химический состав: SiO2 - 71,25 %; Al2O3 - 1,87 %; Fe2O3 - 0,29 %; CaO - 8,0 %; MgO - 3,25 %; Na2O - 15,64 %, что способствует снижению объемов брака при производстве. Использование измельченного стеклобоя наряду с вопросом тепловой изоляции решает весьма актуальный вопрос утилизации постоянно растущих объемов отходов стекла.

В качестве газообразователя использовалась смесь NaNO3 и СаСО3 (СаСO3:NaNO3 = 1,6 %:0,6 %), что позволило получить материал, с мелкопористой равномерной структурой с плотностью менее 100 кг/м3, при сохранении высоких прочностных показателей.

По нашему мнению применение такого газообразователя позволяет растянуть во времени процесс вспенивания, избегая таким образом, резких скачком давления при использовании однокомпонентного газообразователя.

Основные свойства пеноматериала в сравнении с производимым в настоящее время материалом, представлены в таблице.

Таблица 1

Свойства теплоизоляционных материалов

Наименование показателейРазработанное Производимое

Внешний видЯчеистый материал белого цвета Ячеистый материал черного цвета

Плотность, кг/м380 - 200 120-300

Прочность на сжатие, МПа1-3 0,7-2

Теплопроводности, Вт/м*°С0,03 - 0,05 0,04 - 0,08

Водопоглощение за 24 часа, % объемные4 3,2

Рабочий температурный режим, °С-240 до +600 -250 до +500

Морозостойкость, кол-во циклов50 50

Предложенная технология позволила получить в промышленных условиях теплоизоляционный материал, который способен решить вопросы тепловой изоляции и энергоэффективности конструкции.

Библиографический список

Журнал «National Geographic Россия», «Энергия» - специальное приложение к журналу, Май 2009, с. 33-47.

Энергоэффективность в России www.protown.ru/information/hide/7938.html

Павлушкин Н.М. Химическая технология стекла и ситаллов. М.: Стройиздат. 1983. 431 с.

Количество показов: 1927