Текст книги "Утепление квартиры и дома современными материалами"

Большое значение для продолжительности срока эксплуатации крыши имеет не только ее высота, но и выбор кровельных материалов. Причем уклон скатов в большой степени обусловлен именно их типом. Известно, что при использовании черепицы возводят крышу, уклон которой составляет от 30 до 60°. В случае применения рулонных материалов он равен 2–14°, а шифера – от 14 до 60°.

Суммируя все сказанное выше, можно сделать вывод, что еще на этапе проектирования жилой постройки следует учитывать такие параметры, как конфигурация здания, площадь остекления и форма крыши. Помимо этого, важно соблюдать определенные правила расположения и соотношения элементов, составляющих дом.

Теплоизолирующие материалы

До недавнего времени в нашей стране теплоизолирующие материалы применялись не очень активно. Чаще всего они имели природное происхождение. Наиболее распространенными среди них были солома, войлок и сухие засыпки разного состава. В большинстве же случаев теплоизоляционные характеристики сооружений повышались за счет увеличения толщины конструкционных элементов.

Таким образом, ограждающие конструкции и, соответственно, материалы, применяемые для их сооружения, выполняли 2 функции – конструкционную и теплосберегающую. Известно, что толщина стеновых перекрытий домов, возведенных на территории России, как правило, составляет от 51 до 64 см.

В наши дни, когда стала заметна тенденция к значительному сокращению энергетических расходов, все более актуальными становятся проблемы уменьшения тепловых потерь жилых построек и модернизация ограждающих конструкционных элементов, к которым предъявляются довольно высокие требования по теплоизоляционным характеристикам. Именно этим объясняется принятое в 2000 году повышение нормативов теплосопротивления строительных материалов. Новые величины почти в 3 раза превышают существовавшие ранее параметры.

Существенно увеличить показатели теплоизоляции ограждающих конструкционных элементов с помощью традиционно применяемых утепляющих материалов не представляется возможным. Нерационально возводить строения со стенами, толщина которых будет достигать 180 см.

Для решения данной проблемы были разработаны технологии изготовления утеплителей, которые отвечают всем имеющимся требованиям.

В архитектуре и строительстве теплоизолирующими принято называть такие материалы, которые позволяют свести к минимуму и сделать менее интенсивным процесс теплообмена, происходящий между конструкционными элементами здания, его внутренними помещениями и окружающей средой. В настоящие время к ним относят материалы, показатели теплопроводности которых не превышают 0,175 Вт/(м°С), а плотность составляет не более 600 кг/м³.

Применение высокоэффективных теплоизолирующих материалов при возведении жилых зданий позволяет значительно сократить термопотери и сэкономить тепловую энергию. Их использование приводит также к уменьшению основных параметров – веса и толщины – ограждающих конструкционных элементов, экономии строительных материалов, и снижению стоимости строительных работ и потерь при транспортировке.

Условно применяемые в современном строительстве материалы делят на группы на основании следующих характеристик:

1. По назначению:

     1) монтажные (для изолирования труб);

     2) общего назначения (для изоляции построек).

2. По компонентам, составляющим сырье:

     1) органического происхождения (из дерева, древесных опилок, шерсти, синтетического полимерного сырья);

     2) неорганического происхождения (стекловата, минеральная вата, материалы на основе асбеста);

     3) комбинированные (фибролит, арболит).

3. По форме:

     1) штучные (блоки, полотна, кирпичи);

     2) сыпучие (песок, перлит);

     3) шнуровые (шнуры);

     4) рулонные (маты, рубероид).

4. По показателям горючести:

     1) легкосгораемые;

     2) несгораемые;

     3) трудносгораемые;

     4) трудновоспламеняющиеся.

5. По структуре:

     1) ячеистые (пенопласт, пеностекло, пенобетон);

     2) волокнистые (стекловата, асбест, солома, минеральная вата, камыш);

     3) пластинчатые (вспученный вермикулит);

     4) зернистые (известняк, пермикулит, керамзит, перлит).

6. По степени жесткости:

     1) мягкие (каолиновая вата, стекловата, минеральная вата);

     2) жесткие (минеральная вата на битумной или синтетической основе);

     3) средней жесткости (штапельное стекловолокно);

     4) твердые (плиты из полиуретанового сырья);

     5) супержесткие (армированная минеральная вата).

7. По технологии образования пор:

     1) вспененные (пеноасбест, пенобетон, пеношамот);

     2) вспученные (перлит, шунгизит);

     3) волокнистые (гранулированная минеральная вата, маты из стекловаты, рыхлая минеральная вата);

     4) пористые (шунгизит, перлит);

     5) пористые пространственные (вулканит, сотопласты, гранулированная минеральная вата).

8. По показателям плотности:

     1) плотные (марки 500, 450, 400);

     2) средней степени плотности (марки 350, 300, 250, 200);

     3) низкой степени плотности (марки 175, 150, 125, 100);

     4) особо низкой степени плотности (марки 75, 50, 35, 25, 15).

9. По показателям теплопроводности:

     1) низкая степень теплопроводности (класс А – менее 0,06 Вт/(м°С);

     2) средняя степень теплопроводности (класс Б: от 0,06 до 0,115 Вт/(м°С));

     3) высокая степень теплопроводности (класс В: от 0,115 до 0,175 Вт/(м°С)).

Для того чтобы возвести постройку, которая будет отвечать всем имеющимся требованиям теплоизоляции, необходимо использовать высококачественные строительные материалы с определенными характеристиками.

Об основных их свойствах можно узнать, обратившись к табл. 3.

Таблица 3 Основные характеристики современных теплоизолирующих материалов

Прежде чем определиться с теплоизолирующими материалами, нужно получить информацию об их теплотехнических характеристиках. Часто незнание этого приводит к ошибкам в выборе и размещении утепляющего элемента, что, в свою очередь, становится причиной возведения холодного и непригодного для комфортного проживания сооружения. Более того, значительно возрастают теплоэнергетические затраты.

Помимо указанных выше параметров, к числу важных свойств теплоизолирующих материалов относятся также такие, как химическая устойчивость, температурная стойкость, паро– и воздухопроницаемость (табл. 4).

Таблица 4 Дополнительные характеристики теплоизолирующих материалов

Виды теплоизолирующих материалов

В настоящее время при возведении жилых строений применяют не только традиционные материалы, но и те, которые были созданы с использованием новейших технологических разработок.

Для получения постройки с высокими теплотехническими показателями особое внимание нужно уделять не только выбору утеплителя, но и способу его монтажа и эксплуатации. Было замечено, что выполнение теплоизолирующих конструкций без соблюдения установленных норм часто становится причиной значительного увеличения тепловых потерь.

Правильный выбор и монтаж теплоизолирующих материалов в соответствии с принятыми правилами обусловливают уменьшение направленных на эксплуатацию постройки расходов, создание пригодного для жизни микроклимата внутри помещений и отсутствие необходимости производить ремонт теплоизолирующих конструкций.

Основным сырьем для изготовления легких бетонов является портландцемент. Заполнителями для них служат вспученный перлит, керамзит и т. п. Плотность подобных пористых материалов не превышает 1200 кг/м³, а средние показатели данного параметра составляют от 500 до 1800 кг/м³.

Главной отличительной особенностью легких бетонов считается шершавая поверхность. Кроме того, к характерным признакам данных материалов относится их высокая пористость.

Процесс теплопередачи в легких бетонах происходит в результате теплопроводности и конвекции. Тепловая энергия передается с помощью большого количества пор, в которых имеется воздух.

Теплоизолирующие свойства легких бетонов определяются величиной составляющих их пор. Высококачественными признаются те, которые имеют поры маленького размера. Благодаря этому достигается более стремительное перемещение накапливающегося в них воздуха, что, в свою очередь, приводит к повышению степени теплоизоляционных характеристик материала.

В настоящее время на рынке представлен широкий ассортимент легких бетонов. Они различаются на основе заполняющего компонента, входящего в состав сырья. Например, существуют перлитобетон, керамзитобетон и т. п.

Следует заметить, что керамзит – один из наиболее распространенных заполняющих компонентов, который применяют в качестве материала, обладающего высокими звуко– и теплоизолирующими свойствами. Он отличается легкостью и особой прочностью. Его плотность составляет от 250 до 800 кг/м³.

Помимо этого, достоинствами керамзита являются его инертность по отношению к химическим веществам и устойчивость к воздействию кислот. Этот материал относится к группе экологически чистых и обладающих продолжительным сроком эксплуатации. Его применяют главным образом для устройства теплоизоляции ограждающих конструкционных элементов. С его помощью также утепляют подвальные помещения и конструкции фундамента. Керамзит можно по праву назвать эффективным утеплителем, поскольку при его применении термопотери удается снизить на 75 %.

В продажу он поступает в 3 формах. Ниже приведено краткое описание каждой из них:

1. Щебень. Отличается угловатой формой. Его изготавливают путем дробления вспученного керамзитового сырья. В результате получают частицы, величина которых составляет от 5 до 40 мм.

2. Гравий. Его получают из легкоплавких вспученных глин, которые подвергают термической обработке при температуре 1200° C. Он имеет вид гранул величиной от 5 до 40 мм. Их поверхность защищена твердой оболочкой, а внутри имеются многочисленные поры. Главной характеристикой керамзитового гравия является его устойчивость к действию высокой и низкой температуры. Кроме того, он относится к категории огнеустойчивых материалов.

3. Песок. Он состоит из зерен величиной не более 5 мм и представляет собой остаточный продукт переработки сырья при изготовлении керамзитового гравия.

Другим довольно распространенным заполняющим материалом является шлаковая пена. По структуре она пористая. Ее получают из остаточных продуктов промышленного производства, чаще всего из доменных шлаков, которые обладают способностью вспучиваться при стремительном охлаждении. Путем дробления исходного материала – шлаковой пены – получают песок и щебень.

Продуктом переработки отходов промышленного производства является также другой заполнитель – гранулированный шлак. Это пористый материал, состоящий из частиц величиной 5–7 мм.

Кроме того, в строительстве при теплоизоляции сооружений различного назначения применяют вспученный перлит. Его изготавливают посредством обжига вулканических пород (перлита), которые имеют стеклообразную структуру с содержанием 3–5 % гидратной воды.

При производстве строительного материала перлит подвергают обработке в условиях высокой (900– 1200° C) температуры, вследствие чего происходит преобразование содержащейся в породе воды в пар, который, в свою очередь, вспучивает расплавленную массу. Такой процесс сопровождается образованием твердых зерен, имеющих белый цвет. В процессе расплавления исходная масса увеличивается в объеме почти в 2 раза.

Плотность используемого в строительстве перлита достигает 90 %. При этом коэффициент его теплопроводности составляет от 0,04 до 0,08 Вт/(м°С).

При утеплении жилых домов часто применяется материал, представляющий собой смесь перлита и компонента минерального происхождения. В результате получается масса, которая отличается довольно высокой устойчивостью к воздействию факторов окружающей среды и тугоплавкостью. Чаще всего ее применяют как теплоизолирующую засыпку для термозащиты конструкций, температура которых при эксплуатации может достигать 800° C.

При смешивании бетонной массы и перлитового песка образуется материал, который называется перлитобетон. Его плотность достигает 150 кг/м³, а коэффициент теплопроводности варьируется в пределах от 0,075 до 0,04 Вт/(м°С). Перлитобетон достаточно широко используется в жилом строительстве в виде плит, из которых сооружают несущие конструкции. В качестве его облицовки могут применяться фольга, стеклоткань и т. п.

В качестве засыпки при возведении и утеплении жилых построек нередко применяют вспученный вермикулит. Его производят в виде чешуек, имеющих золотистый или серебристый цвет. Этот материал относится к группе гидрослюд. Его получают путем обжига минерала вермикулита при 400–1000° C. Вследствие воздействия высокой температуры первоначальный объем увеличивается более чем в 15 раз, что приводит к образованию пара из воды и увеличению расстояния между частичками слюды.

Вспученный вермикулит весьма огнестоек. Кроме того, он характеризуется отличными показателями устойчивости к воздействию высокой температуры и влаги, а также не подвержен гниению и образованию плесени. Это малотоксичный материал, который пригоден для сооружения жилых зданий.

Вермикулит составляет основу теплоизоляционных плит марок М 300 и М 350, которые производят, смешивая его с портландцементом. Помимо этого, в строительстве для теплоизоляции используют рубероид с вермикулитовой посыпкой. Соединяя вермикулит и бетон, получают вермикулитобетон. Такой материал служит основанием для пластикового покрытия теплозащитной конструкции пола.

Для повышения теплоизоляционных качеств конструкционных элементов рекомендуется выбирать также топливные шлаки. Они представляют собой остаточные продукты, получаемые после сжигания твердого топлива.

К категории легких принадлежат и так называемые ячеистые бетоны. Доля пор в них достигает в среднем 80 %. Их получают путем автоклавного отверждения исходного вспученного состава, в который добавляют воду, вяжущий компонент и кремнезем.

Еще один вид утеплителя – пенобетон. Его основу составляют цементное тесто и пенистая смесь с устойчивой структурой из животного клея и канифольного мыла. В результате отверждения образуется твердый и прочный ячеистый материал.

Из ячеистого пенобетона производят главным образом теплоизолирующие полотна, размер которых составляет 50 × 50 × 100 см. Коэффициент его теплопроводности равен 0,1–0,2 Вт/(м°С). Кроме того, в качестве теплосберегающего элемента при сооружении двухслойных ограждающих конструкций может использоваться так называемый конструктивный пенобетон с коэффициентом теплопроводности от 0,4 до 0,6 Вт/(м°С).

В группу ячеистых бетонов входят газосиликат и газобетон. Сырьем для производства первого являются известь и кварцевый песок, второго – портландцемент. Исходную массу подвергают вспучиванию с добавлением газообразователя, а затем отверждают. В зависимости от способа отверждения газобетон делят на неавтоклавный и автоклавный. Газосиликат получают только путем автоклавного отверждения.

Показатели водопоглощения газосиликата и газобетона невысоки: всего лишь 30 и 20 % соответственно. Вследствие этого они не рекомендуются для теплоизоляции помещений с постоянно высоким – более 60 % – уровнем влажности воздуха.

Газосиликат производят в виде блоков, а газобетон – в форме плит. Газосиликатные полотна используются для сооружения жилых построек. Такие материалы позволяют значительно уменьшить трудовые затраты. Кроме того, они относятся к числу достаточно эффективных теплосберегающих материалов. Например, обладая плотностью 600 кг/м³, газосиликат имеет коэффициент теплопроводности 0,15 Вт/(м°С).

В качестве теплоизолирующего материала в жилом строительстве нередко используют беспесчаный бетон. Сырьем для его изготовления служат гравий либо щебень и портландцемент марок М 300 и М 400. В результате соединения указанных компонентов получают материал с пористой структурой. Поры заполняются воздухом, повышающим, как известно, теплозащитные свойства конструкционных элементов.

Довольно высокими теплоизолирующими характеристиками отличается опилкобетон. Его составляющими являются цементно-известковое тесто, древесные опилки и песок. При изготовлении данного материала компоненты берут в пропорции 1 : 3,2 : 1,1.

Новым видом утеплителей является шунгизит. Его производят путем вспучивания шунгитовых пород, относящихся к камнеподобных породам и отличающихся плотной структурой. Исходное сырье подвергают дроблению и обжигу в специальных печах при температуре 1100–1160° C. В результате получается сыпучий материал, используемый как засыпка и утепляющий заполнитель для конструкций из легких и сверхлегких бетонов.

Пенопласты относятся к группе строительных материалов, традиционно применяемых для утепления и повышения теплоизолирующих качеств ограждающих конструкционных элементов и покрытий жилых сооружений. Они представляют собой пористые пластики, получаемые путем вспучивания и дальнейшей обработки полимерного сырья в условиях высокой температуры.

В результате такого воздействия происходит выделение газа, что приводит к увеличению объема исходного материала. При этом в толще отверждаемой массы образуются многочисленные поры. Они располагаются равномерно и составляют до 98 % от общего объема. Данным свойством обусловлен небольшой вес пенопластов.

К числу наиболее важных достоинств таких утеплителей относятся не только их небольшая масса, но и устойчивость к гнилостным процессам и легкость монтажа. Полотна из пенопласта можно без усилий соединять между собой либо с конструкционными элементами, выполненными из иных материалов (древесины, металла и пр.). Существенным недостатком считается их низкая теплостойкость. Помимо этого, данный материал подвержен возгоранию.

Учитывая исходное сырье, все пенопласты можно условно разделить на несколько групп: полиуретановые, полистирольные и т. д. Самым распространенным из них в строительстве признан пенополистирол, который представляет собой гранулированный вспененный полистирол, состоящий из круглых фракций и полученный в результате воздействия высокой температуры. По существу, это затвердевшая пена с многочисленными закрытыми порами.

Пенополистирол характеризуется высокой устойчивостью к воздействию воды, щелочей и кислот. Среди самых важных недостатков данного материала следует выделить его ярко выраженную горючесть. Полотна из полистирола возгораются уже при температуре 80° C. Для того чтобы предотвратить это, их монтируют, располагая между огнестойкими конструкционными элементами.

При утеплении помещений применяют пенополистироловые плиты, размер которых составляет 120 × 100 × 10 см. Их плотность достигает 60 кг/м³, а теплопроводность равна 0,03–0,04 Вт/(м°С). Пенополистирол также применяют при изготовлении слоистых алюминиевых, железобетонных и асбестоцементных панельных элементов.

Другим видом пенопластов является пенополиуретан, или пенополиуретановый поропласт. Существуют пластичные и твердые разновидности данного материала. Его производят в виде мягких или жестких плит, имеющих коэффициент теплопроводности 0,02– 0,03 Вт/(м°С), а также в виде матов с коэффициентом теплопроводности 0,04 Вт/(м°С) и размером 200 × 100 × 3–6 см.

По сравнению с другими пенопластами некоторые пенополиуретановые материалы характеризуются низкой горючестью. Такое их свойство достигается за счет добавления в исходную массу специальных компонентов.

Еще один популярный пенопласт – мипора. Это теплоизолирующий материал, который производят из мочевиноформальдегидного полимера. Он имеет вид плит толщиной 10 и 20 мм или блоков, обладающих коэффициентом теплопроводности 0,03 Вт/(м°С).

Главным достоинством мипоры является ее низкая горючесть. К числу недостатков можно отнести непластичность и высокую степень гигроскопичности. В связи с этим данный материал не рекомендуется использовать для утепления помещений, к которым предъявляются высокие требования к влажности. Им также утепляют каркасные конструкционные элементы и применяют в качестве заполнителя.

Одним из новейших материалов, характеризующихся высокой эффективностью, считается пеноизол. Он представляет собой отвердевшую пену с многочисленными закрытыми порами. В зависимости от входящих в состав исходного сырья добавок пеноизол делят на 2 разновидности: пластичный и твердый.

Иные характеристики данного материала также обусловлены свойствами добавляемых компонентов. Так, при смешивании первоначального сырья с размолотым в мелкую пыль керамзитовым песком значительно снижаются показатели воспламеняемости пеноизола. При этом в данном случае температура возгорания возрастает до 350° C. А в условиях температуры до 500° C снижается объем выделения в окружающую среду токсичных веществ, что весьма важно для поддержания экологического баланса.

Еще одно довольно важное достоинство пеноизола заключается в его химической устойчивости при контакте с материалами из другого сырья. Вот почему он подходит для отделки конструкционных элементов, выполненных, например, из бетона, кирпича или металла.

В связи с этим его весьма часто применяют для утепления не только жилых построек, но и бассейнов, гаражных помещений и т. п.

В продажу пеноизол поступает в форме блоков и плит разного размера. Это позволяет использовать их в качестве утеплителя для конструкционных элементов различного типа (пустотелые профили, плиты и т. п.). При плотности, составляющей 25–30 кг/м³, коэффициент теплопроводности колеблется в пределах от 0,03 до 0,07 Вт/(м°С).