CC BY
130
ОТЕЧЕСТВЕННАЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕНОПЛАСТА НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
В. Д. Валгин,
доктор технических наук, заслуженный изобретатель РСФСР
В данной статье собрана информация об энергосберегающей технологии теплоизоляции строительных конструкций многопланового назначения с использо-ва ни ем ре золь но -новолачного пенопласта (РНП), получаемого на основе жидких новолачнорезольных смол и являющего ся пер вым пред ста ви те лем фе но ло фор маль де -гидных (ФФ) пенопластов нового поколения. В от ли чие от не го оте че ст вен ные и за ру беж ные ре -золь ные ФФ пе но пла с ты (ФРП) пер во го по ко ле -ния по лу ча ют из жид ких ре золь ных смол.
В обобщенном анализе наличной информации рассмотрено многообразие критериев в их единстве, позволяющее считать РНП на сегодняшний день по тех ни ко-эко но ми че с кой эф фек тив но с ти на и луч -шим теп ло изо ля ци он ным ма те ри а лом для стро и -тель ст ва. Под го тов лен ная к про из вод ст вен но му ис поль зо ва нию в не об хо ди мом мас шта бе тех -нология теплогидроизоляции (ТГИ) трубопро-во дов теп ло вых се тей с РНП в ги д ро изо ля ци -онной оболочке из пенополиэтилена (ППЭ) в России безальтернативна по сочетанию ее инду с т ри аль ной про сто ты, вы со ко го ка че ст ва, долговечности эксплуатации и относительно низ кой сто и мо с ти. Пли ты не го рю че го РНП низкой плотности и низкой теплопроводности при малой их толщине в сочетании с относи-тель но низ кой сто и мо с тью ис ход ных ком по -нен тов при мас со вом про из вод ст ве бу дут вне конкуренции среди негорючих минеральных и по лимер ных теп ло изо ля ци он ных ма тери а лов.
Вы со кий уро вень энер го сбе ре же ния обес пе -чивает применение плит РНП в производстве разного рода легких 2-слойных кровельных и 3-слойных стеновых панелей.
В статье приведено сравнение теплоизоля-ци он ных ма те ри а лов по ос нов ным кри те ри ям.
Значения показателей в таблице 1 приведены по источникам информации без изменений
или пе ре счи та ны ав то ром ста тьи. На при мер, в ин -формации [2] теплопроводность сухого армопенобе-тона плотностью 350 кг/м3 равна 0,09 Вт/м.Ч.°С, а при влажности 12% по массе, эквивалентной 4,2% по объему, равна 0,14 Вт/м.Ч.°С, т.е. увеличивается в 1,55 раза. Допустимо полагать, что при долговре-мен ной (до не сколь ких дней) 100% от но си тель ной влаж но с ти воз ду ха, теп ло про вод ность всех ми не -ральных теплоизоляционных материалов повышает ся на ве ли чи ну при мер но то го же по ряд ка. Для примера, по источнику информации [6] в дождливые дни в ноябре, т.е. при 100% относительной влажно с ти воз ду ха, влаж ность по объ е му на руж но го слоя бетона 3-слойной панели с ФРП была близка также 4%.
Наилучший по сопротивлению теплопередаче пенополиуретан (ППУ) малой плотности при малой толщине изоляционного слоя уже на протяжении де ся ти ле тий не име ет кон ку рен та в мас со вом про из вод ст ве хо ло диль ни ков и на вес ных сте но вых панелей из профилированного металлического лис та. Но на го ря чих тру бо про во дах теп ло вых се тей па ры фре о на с боль шим пе ре па дом дав ле ния по
Доктор технических наук, заслуженный изобретатель РСФСР.
Имеет более 70 авторских свидетельств на изобретения в СССР (в соавторстве с некоторыми из сотрудников своей бывшей лабора тории) и 5—7 па тен тов в ряде евро -пей ских стран и в Японии.
По поданным в 2003 г. в Федеральный институт промышленной собственности (ФИПС) заявкам он получил недавно Патент РФ регистр. №2237516 с приоритетом 21 июля 2003 г. на изобретение «Кислотный катализатор для получения пеноплас тов из жидких фенолоформаль-дегидных композиций» и Патент РФ регистр. № 36482 с приоритетом 14 мая2003 г. на полезную модель «Теплогидроизоляционный элемент и форма для его изготовле-ния» (устройство-конструкция пенопластового ТГИ цилиндра и формы для его изготовления).
В соответствии с рекомендациями государственных экспер тов отдела органи ческих соединений ФИПС пере -делал первичную и направил вторичную заявку на изобре тение «Резольноноволачный пенопласт и компоненты для его получения».
Таблица
Сопротивление теплопередаче теплоизоляционных материалов как эталон энергосбережения в каждой области их применения
Ма те ри ал и его на зна че ние Плотность, кг/м3 Теп ло-про водность су хо го ма те риала, Вт/м.Ч.°С По вы шение теп ло-про вод ности при ув лаж-нении, % Теп ло передача, Вт/Ч.°С Ис точники ин форма ции
Ар мо пе но бе тон, би ту мо пер лит, би ту мо-ке рам зит,
би ту мо вер ми ку лит, слой толщ. У см на бес ка наль ных
теп ло про во дах: 1, 2
-сухой 350-600 0,105-0,130 1,50-1,86
-в грун те, на сы щен ном во дой 0,14У-0,169 25-40 2,10-2,41
Ми не ра ло ват ный вой лок, слой толщ. 6 см
на теп ло трас сах: 2
-сухой 100-150 0,060 1,00
-ув лаж нен ный 0,120 100 2,00
Пе но по ли у ре тан - от кры то я че и с тый и ФФ пе но пласт,
слой толщ. 4,5 см на бесканальных и внепроходных
ка на лах в теп ло трас сах: 1
- сухой 60-80 0,050 0,91
- в грунте, насыщенном водой 0,055-0,05У 10-15 1,00-1,05
Минераловатная плита «ROCKWOOL», слой толщ.
10 см в легких стеновых конструкциях зданий:
- сухая 120-1У0 0,060 0,60 3
- при 100% относительной влажности воздуха 0,090 50 0,90 2, 6
Плита РНП, толщ. У см в легких стеновых конструкциях
зда ний: 4, 5, 6
- сухая 40 0,030-0,034 0,46
- при 100% от но си тель ной влаж но с ти воз ду ха 0,038 10-15 0,54
Пе но по ли у ре тан за кры то я че и с тый, слой толщ. 3,5 см 40-50 0,020 0,5У 4
в на вес ных сэнд вич-па не лях стен
толщине изоляционного слоя быстро прорывают тонкие стенки ячеек и замещаются на воздух. Поэтому почти при одинаковом сопротивлении теплопередаче через одинаковый по толщине слой изоляции на горячей трубе предпочтительный выбор ППУ или ФФ пенопласта определяется не сопротивлением теплопередаче, а другими, более ве-со мы ми кри те ри я ми.
Гидрофильные по своей природе минеральные теп ло изо ля ци он ные ма те ри а лы в бес ка наль ных под зем ных или в не про ход ных ка на лах теп ло трасс по тем или иным причинам увлажняются вплоть до зна чи тель но го во до на сы ще ния, те ряя, со от вет ст -венно, в большой мере изначальное сопротивление теп ло пе ре да че, а сталь ные тру бы при кон так те с мо к рым теп ло изо ля ци он ным ма те ри а лом под вер -жены коррозии и достаточно быстро ржавеют. Из наличных тепловых сетей России протяженностью более 200 тыс. км в 2-трубном исчислении свыше 90% имеют минеральную теплоизоляцию. Поэтому, по раз ным ис точ ни кам ин фор ма ции, от чет вер ти до по ло ви ны сетей на хо дят ся в ава рий ном или пре да -ва рий ном со сто я нии с про ржа вев ши ми тру ба ми, а в обновленных тепловых сетях с такой изоляцией трубы ржавеют за каких-то 5-7 лет эксплуатации. Множащиеся из года в год ремонты и перекладка теп ло трасс с ка жу щей ся де ше вой ми не раль ной изо ля ци ей при низ ком ее со про тив ле нии теп ло пе -редаче создали нетерпимое положение в стране по
мас шта бу бес смыс лен но го пе ре рас хо да энер го но -си те лей на цен т ра ли зо ван ное теп ло снаб же ние. По инфор ма ции од но го из ру ко во ди те лей ком па нии ОАО «Российские коммунальные системы» [7] в стра не при нор маль ной по треб но с ти в теп ле на цен -трализованное теплоснабжение 100-120 млн.т у.т. «...реально расходуется, по данным Госкомстата, 380 млн.т.у.т только на теплоснабжение.», а с учетом за трат «. на про из вод ст во и транс пор ти ров ку этого пережога 260-280 млн.т у.т., т.е. около 100 млн.т у.т.», це на по терь при бли жает ся к 370 млн.т у.т. из 1400 млн.т у.т., производимых в стране в год. В денежном выражении по экспортным це нам энер го но си те лей еже год ные по те ри теп ла со став ля ют в рас че те по га зу око ло 22 млрд. долларов США, по каменному углю около 43 млрд. долларов США. С учетом вынужденных по сто ян ных ре мон тов и пе ре клад ки ава рий ных уча ст ков теп ло вых се тей сум мар ные по те ри теп ла оце ни ва ют ся при мер но в 40 млрд. долларов США ежегодно, а это — сумма государственной значимо-с ти. Оче вид но по это му, го су дар ст вен ная власть должна всеми возможными средствами исключить кри ми наль ное по су ще ст ву лоб би ро ва ние даль ней -шего использования в теплоснабжении минеральных теп ло изо ля ци он ных ма те ри а лов и обес пе чить за ме ну их на пе но по ли ме ры.
В постсоветские годы в России возник вопрос о кон ку рен ции меж ду дву мя ви да ми пе но по ли ме ров,
ИДІИИІВ
ФФ и ППУ пе но пла с та ми, для теп ло изо ля ции труб теп ло вых се тей.
На ряде предприятий в начале 70-х годов минув ше го ве ка на ча лось про из вод ст во скор луп из ФРП-1 для изоляции труб тепловых сетей, а к началу 90-х годов оно стало массовым. Производства скорлуп из ППУ в этот период не было, поскольку по лу ча е мый из до ро гих им порт ных ком по нен тов ППУ был втрое дороже. В те же годы была разра-бо та на эф фек тив ная оте че ст вен ная тех но ло гия ТГИ труб ФФ пенопластами рецептур ФЛ, ФРП-1 и по сле ду ю щих ре цеп тур с ги д ро изо ля ци он ной обо лоч кой из би тум ных, за тем из по ли мер ных ма -териалов, таких как ПВХ и другие водонепроница-е мые плен ки и пе но по ли э ти лен. Из пре ди зо ли ро -ванных труб в разных климатических зонах (г. Ленин град и об ласть, г. Вла ди мир и рай о ны об ла с ти, г. Сургут) были смонтированы бесканальные теплотрассы ограниченной протяженности и производи лась оцен ка их со сто я ния при мно го лет ней экс -плу а та ции, в ча ст но с ти, пу тем вскры тия и ос мо т ра отдель ных уча ст ков этих теп ло трасс. Ока за лось, что пер вые теп ло трас сы экс плу а ти ру ют ся без ава -рий в г. Ленинграде и области около 30 лет (с пенопластом ФЛ), в ряде районов Владимирской области — 28 лет (с пенопластом ФРП-1), в г. Сургуте — 20 лет (с пенопластом-аналогом ФРП-1). Контрольные вскры тия уча ст ков та ких теп ло трасс че рез не -сколь ко лет их экс плу а та ции по ка за ли, что их изо -ляция полностью сохранила все свои свойства и, что еще бо лее важ но, обес пе чи ла за щи ту внеш ней поверхности труб от каких-либо признаков коррозии [8].
В Западной Европе 3-4 десятилетия тому назад на ча лось и раз ви ва лось про из вод ст во скор луп из ППУ и изоляция ими труб тепловых сетей. Одно вре мен но на ча лось про из вод ст во пре ди зо ли ро -ванных труб с ППУ теплоизоляцией в наружной во до не про ни ца е мой обо лоч ке из по ли эти ле но вой трубы по технологии датской фирмы <^с^81ог Ror» и прокладка бесканальных тепловых сетей из них. Пред по ло же ние об аб со лют ной на деж но с -ти ги д ро изо ля ции теп ло трас сы в по ли эти ле но вой (ПЭ) трубе не оправдалось. Вскоре были обнару-же ны пер вые по вреж де ния на нор веж ском по ли -эти ле не, «. где на ка ли б ро ван ных муф тах по ш ли по пе реч ные тре щи ны по сле то го, как в те че ние не де ли они на хо ди лись под жар ки ми лу ча ми солн ца, а при нор маль ной экс плу а та ции они на ча -ли растрескиваться через три года. Наружные оболочки из того же материала начали растрескиваться через 4-5 лет». Серии повреждений и растре с ки ва ний за ре ги с т ри ро ва ны на ма те ри а лах дру гих про из во ди те лей, в ча ст но с ти, бри тан ских. Автор статьи [9] справедливо объясняет растрес-ки ва ние та кой ги д ро изо ля ци он ной обо лоч ки на -пря же ни я ми в мо но лит ном по ли эти ле не тру бы, ко то рые сум ми ру ют ся со сдви го вы ми на пря же ни -я ми, воз ни ка ю щи ми при уд ли не нии го ря чей и уко ра чи ва нии хо лод ной сталь ной тру бы при ли -шен ной воз мож но с ти уд ли нять ся-уко ра чи вать ся ПЭ трубы, защемленной грунтом. Всегда наличные на пря же ния в ПЭ тру бе так же уси ли ва ют ся с
уве ли че ни ем пе ре па да тем пе ра тур в слое теп ло -изо ля ции от по верх но с ти кон так та пе но по ли у ре -та на с го ря чей сталь ной тру бой до по верх но с ти ПЭ трубы в холодном грунте.
В ито ге дол го вре мен ных ис сле до ва ний, про ве -ден ных фир мой для вос ста нов ле ния до ве рия к сво -ей тех но ло гии про из вод ст ва пре ди зо ли ро ван ных труб и смон ти ро ван ных из них теп ло вых се тей, она ста ла ис поль зо вать в про из вод ст ве ПЭ труб ис -клю чи тель но вы со ко ка че ст вен ный по ли эти лен и уве ли чи ла тол щи ну сте нок ПЭ тру бы для при да -ния ей большей устойчивости к растрескиванию. Одновременно была повышена плотность слоя ППУ до 80-100 кг/м3, спаянного со стальной и поли эти ле но вой тру ба ми си ла ми ад ге зии. В ито ге проч ность ТГИ на тру бе по ев ро пей ско му стан дар -ту ста ла до ста точ ной для экс плу а та ции теп ло -трассы в течение не менее 30 лет. Но это привело к двух-, трех крат но му уве ли че нию рас хо да по ли -мер ных ма те ри а лов, по сколь ку ме ха ни че с кая прочность слоя ППУ на трубе достаточна при плот но с ти 30-50 кг/м3.
В пер вые пост со вет ские го ды не ко то рые оте че -ст вен ные биз не с ме ны на свои ка пи та лы, об ра зо -вавшиеся во время первоначальной приватизации про из водств, при об ре ли дат скую тех но ло гию про -из вод ст ва пре ди зо ли ро ван ных труб и, по ку пая ис -ход ные ком по нен ты ППУ у за ру беж ных фирм, пре иму ще ст вен но у гер ман ских, созда ли к на сто я -ще му вре ме ни 6-7 за во дов с еди нич ной мощ но с -тью каж до го 200-450 км пре ди зо ли ро ван ных труб, т.е. на 100-225 км 2-трубных теплотрасс. Но они не уч ли, что рос сий ские кли мат и про тя жен ность теп ло вых се тей да ле ко не ев ро пей ские — у них еди нич ная про тя жен ность теп ло вых се тей из ме -ряется десятками метров, а у нас километрами; у них поч ва в ото пи тель ный пе ри од име ет, как пра -ви ло, плю со вую тем пе ра ту ру, а у нас про мер за ет до -20...-30°С, поэтому замороженный в почве слой по ли эти ле на осо бен но хру пок; у них тем пе ра ту ра теплоносителя в трубопроводе до 100°С, а у нас нужна от 130 до 160°С. По сочетанию всех этих при чин дат ская ТГИ в рос сий ском ис поль зо ва нии обречена на массовое растрескивание-разрыв ТГИ на всю толщину в короткие сроки эксплуатации. Кро ме то го, при пе ре па де тем пе ра тур в слое изо -ля ции в ото пи тель ный пе ри од, до сти га ю щем от 150 до 180°С, давление паров фреона в ячейках пенополиуретана в пограничной с ним зоне горячей тру бы столь ве ли ко по от но ше нию к дав ле нию в пограничной зоне с ПЭ трубой, что тонкие стенки закрытых ячеек немедленно рвутся, а пары фреона под дав ле ни ем на хо дят вы ход на ру жу и за ме -ща ют ся воз ду хом. Со от вет ст вен но, теп ло про вод -ность уве ли чи ва ет ся, ста но вясь оди на ко вой с теп -ло про вод но с тью от кры то я че и с то го пе но пла с та рав ной плот но с ти и при близ кой ве ли чи не мел ких яче ек. По это му упомянутые биз не с ме ны, зная это, лу ка вят, вво дят в за блуж де ние до вер чи вых ру ко -во ди те лей стро и тель ных пред при я тий, при пи сы -вая сво ей ТГИ низ кую теп ло про вод ность, при су -щую толь ко что по лу чен но му при вспе ни ва нии фреоном закрытоячеистому пенополиуретану.
Как по ка за но в таб ли це, су хие, ги д ро филь ные по своей природе, минераловатные плиты высокой (до 170 кг/м3) плот но с ти от ли ча ют ся от ги д ро фоб -ных пе но по ли ме ров низ кой (30-50 кг/м3) плот но с -ти при мер но в 1,9 раза боль шей ве ли чи ной теп ло -пе ре да чи, а при долго вре мен ной 100% влаж но с ти раз ни ца в теп ло пе ре да че воз ра с та ет при мер но до 2,4 раза.
Долговечность эксплуатации ТГИ на теплотрассах
При температуре эксплуатации до 130°С срок эксплуатации ТГИ из ППУ скорлуп в гибкой на-руж ной обо лоч ке из по ли мер ной плен ки, тон ко го слоя стек ло пла с ти ка и т.п., су дя по оте че ст вен ной и за ру беж ной ин фор ма ции, до сти га ет 30 и бо лее лет. Та кая дол го веч ность обес пе чи ва ет ся при ус -ло вии на деж ной гер ме ти за ции про доль ных по дли не тру бы и по пе реч ных по на руж ной ок руж но -сти скорлуп стыков между ними. Длина этих ще-ле о б раз ных сты ков — швов на стан дарт ной 12 ме -тровой трубе 24 + (12хях ё) м, где ё — наружный диаметр ППУ скорлуп, а 12 — число поперечных стыков при длине скорлуп 1 м, что создает немалые труд но с ти при про из вод ст ве изо ля ци он ных ра бот с гер ме ти за ци ей сты ков в по ле вых ус ло ви ях. В на шей стра не уже до стиг нут трид ца ти лет ний срок экс плу а та ции теп ло трасс с ТГИ скор лу па ми из ФРП в гиб кой ги д ро изо ля ци он ной обо лоч ке при температуре эксплуатации до 150°С. Это доказано начавшимся в 1969-1971 гг. и продолжавшимся до 1992 г. про из вод ст вом ФРП скор луп всех ди а ме т -ров и длиной 2 м с использованием их в ТГИ
2-трубных теплотрасс протяженностью до 1000 км еже год но.
Ши ро кая рек лам ная ин фор ма ция о дол го веч но -сти теплотрасс с ТГИ труб ППУ в оболочке из ПЭ трубы по технологии фирмы Logstor Ror (Дания) до 30 и более лет для условий нашей страны ока-за лась аб со лют но лож ной. ГОС Том 30732-2001 ус -та нов лен в пунк те 11.2 га ран тий ный срок экс плу а -тации труб с такой ТГИ в 5 лет со дня отгрузки изготовителем. В Национальном докладе «Тепло-снаб же ние Рос сий ской Фе де ра ции. Пу ти вы хо да из кри зи са», 04.06.2003 г., от ме че но, что экс плу а ти -ру е мые в ев ро пей ских стра нах по 30-50 лет тру бо -проводы с ТГИ из ППУ в оболочке ПЭ трубы у нас ча с то на чи на ют вы хо дить из строя на 24 год экс плу а та ции. Ав то ры до кла да объ яс ня ют этот факт тем, что, цитирую: «Качество ППУ труб боль шин ст ва пред при я тий-из го то ви те лей ни же вся кой кри ти ки, ка че ст во стро и тель ст ва еще ни -же, си с те ма кон тро ля влаж но с ти изо ля ции (един -ст вен ный ис точ ник прав ди вой ин фор ма ции о ка -честве строительства и эксплуатации) почти не применяется».
ТГИ из ФРП и РНП в гибкой гидроизоляционной обо лоч ке в про цес се экс плу а та ции не ис пы ты -ва ет сдви го вых на пря же ний, по сколь ку и пе но -пласт, и на руж ная обо лоч ка спо соб ны уд ли нять -ся-уко ра чи вать ся вме с те со сталь ной тру бой. По -этому бесканальные 2-трубные теплотрассы из
пре ди зо ли ро ван ных труб с ТГИ из ФРП в гиб кой по ли мер ной обо лоч ке экс плу а ти ру ют ся без ре мон -тов и аварий уже до 30 лет. В частности, сохранность та кой ТГИ при мно го лет ней экс плу а та ции подтверждена актом № 5 от 8.10.1981 г. вскрытия од ной бес ка наль ной теп ло трас сы, смон ти ро ван ной в 1976 г. из пре ди зо ли ро ван ных труб во Вла ди мир -ской области [10]. «На день вскрытия срок эксплу-а та ции ее со ста вил 5 лет. При ви зу аль ном ос мо т ре вскры той теп ло трас сы об на ру же но:
а) ги д ро изо ля ци он ный слой теп ло трас сы на хо -дит ся в удов ле тво ри тель ном со сто я нии и ни ка ких при зна ков раз ру ше ния нет;
б) утеплитель, фенольнорезольный пенопласт, по внеш не му ви ду со от вет ст ву ет пер во на чаль но му из го тов ле нию;
в) стальные трубы Д=86 мм на поверхности не име ют при зна ков кор ро зии.
По результатам визуального осмотра комиссия счи та ет, что теп ло трас са при год на для даль ней -шей эксплуатации».
До пол ни тель ным под тверж де ни ем дол го веч но с -ти теп ло изо ля ции тру бо про во дов на чер да ках жи -лых домов является акт от 8.02.1983 г. определения состояния пенопласта ФРП-1 после 7-11 лет эксплуатации в чердачных проходных крышах и внутренних трубопроводах жилых домов серии П-57/12 в г. Москве [5]. Данный акт составили представители НИИ Мосстроя и ЦНИИЭП жилища. Обследование про из во ди лось в трех до мах по ад ре сам:
«1. Ул. Винницкая, д. 19 (монтаж дома произведен в 1971 г.)
2. Мичуринский проспект, д. 54, к. 3 (монтаж — в 1975 г.)
3. Мичуринский проспект, д. 54, к. 1 (монтаж — в 1974 г.)»
Целостность теплоизоляции ФРП-1 на внут-рен них тру бо про во дах этих жи лых до мов в г. Москве, составляющая уже, соответственно, 33,
29 и 28 лет, может быть подтверждена повторно ви зу аль ным ос мо т ром.
Спе ци а ли с ты — пред ста ви те ли Все со юз но го на уч но-ис сле до ва тель ско го ин сти ту та син те ти че с -ких смол (ВНИИСС) и ЦНИИЭП жилища — в дожд ли вый день в но я б ре 1982 г. оп ре де ля ли со сто -яние пенопласта ФРП-1 после 11 лет эксплуатации
3-слойной стеновой панели жилого дома в г. Влади-ми ре и со ста ви ли со от вет ст ву ю щий акт [6], ко то -рый утвердили в начале января 1983 г. руководители этих НИИ. В акте отмечено:
«Стеновые железобетонные панели и панели крыши были изготовлены осенью 1971 года Владимир ским ДСК и ус та нов ле ны в ка че ст ве на руж ных ограждений в 2-х торцовых квартирах на 4-м и 5-м этажах 5-этажного жилого дома серии 11-121 по адресу: Владимир, ул. Растопчина, д. 41, кв. 10 и 13. Па не ли пред став ля ют со бой 3-слой ную же ле зо бе -тонную конструкцию на гибких связях из двух слоев же ле зо бе то на: вну т рен не го слоя тол щи ной 100 и наружного слоя толщиной 50 мм, среднего слоя утеп ли те ля из фе но ло ре золь но го пе но пла с та мар -ки ФРП-1 толщиной 80 мм».
В ак те сде ла ны сле ду ю щие ос нов ные вы во ды:
1. Объемная влажность слоев панели в день вскрытия была: наружного слоя бетона 7,2%, тонко го слоя пе но пла с та, кон так ти ру ю ще го с на руж -ным сло ем бе то на, 1,72%, слоя пе но пла с та, кон так -тирующего с внутренним слоем бетона, 0,8%. Таким об ра зом, во пре ки ши ро ко рас про ст ра нен ным, но не вер ным пред став ле ни ям, от кры то я че и с тый фенольный пенопласт ФРП-1 в трехслойных стеновых панелях жилых зданий в сравнении с тра-ди ци он ным стро и тель ным ма те ри а лом — бе то ном в дожд ли вое вре мя ув лаж ня ет ся в су ще ст вен но мень шей ме ре и на ма лую глу би ну и, бла го да ря это му, слу жит до ста точ но хо ро шей за щи той от увлаж не ния вну т рен не го слоя бе то на со сто ро ны жи ло го по ме ще ния. С дру гой сто ро ны, бла го да ря от крыто я че и с той струк ту ре и хо ро шей про ни ца е -мо с ти для во дя ных па ров, этот утеп ли тель не ме -шает стене «дышать» и, тем самым, обеспечивает луч шую ком форт ность оби та е мых по ме ще ний в срав не нии с за мк ну то я че и с ты ми пе но пла с та ми, на при мер, ППУ.
2. Определена «долговечность пенопласта ФРП-1, которая не менее 81 года соответствует рас чет ной дол го веч но с ти зда ний из же ле зо бе тон -ных панелей».
Примечание. Подробная информация о проведенных исследованиях о долговечности ФФ пенопластов при эксплуатации в стеновых железобетонных панелях приведена в статье [9].
3. Установлено, что за 11 лет эксплуатации стеновой панели жилого дома, пенопласт ФРП-1 не вы звал ка ких-ли бо сле дов кор ро зии кон так ти ро -вавшей с ней или находившейся в бетоне на рас-сто я нии до 5-7 мм от не го ар ма ту ры (сталь-3).
4. Ус та нов ле но, что за этот срок экс плу а та ции жи ло го до ма по ка за те ли ме ха ни че с кой проч но с ти пе но пла с та не ухуд ши лись, а, на про тив, су ще ст -венно повысились. Данный факт объясняется тем, что в све же по лу чен ном пе но пла с те, за ло жен ном в железобетонную панель, продолжается долговре-мен ный про цесс до от вер жде ния, а сам по се бе пе -но пласт, в от ли чие от пе но по ли с ти ро ла и ППУ, прак ти че с ки не под вер жен тер ми че с кой и тер мо -окис ли тель ной де с т рук ции.
Санитарно-токсикологические условия производства ФФ пенопластов и допустимость применения их в строительстве обитаемых домов
В нашей стране иногда имело место безграмотное ис поль зо ва ние фе но ло фор маль де гид ных свя -зу ю щих (фе но ло с пир тов) в про из вод ст ве ми не ра -ло ват ных из де лий как утеп ли те ля и ис поль зо ва -ние по след них в жи лищ ном стро и тель ст ве. Так например, в газете «Московский комсомолец» от 22.07.2004 г. сказано: «Рекордсменами по части вред ных ис па ре ний яв ля ют ся жи лые до ма се рии 11-49 «П», построенные в 1970-х годах по немецкой тех но ло гии. Суть ее бы ла в том, что тра ди ци он ные ми не раль ные утеп ли те ли за ме ни ли тех ни че с кой ва той, про пи тан ной фе но ло фор маль де гид ны ми смо ла ми гер ман ско го про из вод ст ва. Со вре ме нем
бетон трескался, и ядовитые испарения стали проникать через него в помещение. В Германии, обнаружив это, фенольные дома снесли еще 20 лет назад. Всего таких домов в Москве порядка двухсот.».
Каждый специалист-химик объяснит это тем об сто я тель ст вом, что в про из вод ст ве ми не раль ной ваты со связующим — фенолоспиртами — не до-сти га ет ся пол но та их от верж де ния, т.е. пол но та кон вер сии в по ли ме ре мо но ме ров фе но ла и фор -мальдегида из-за недостаточно высокой темпера-ту ры и не до ста точ ной про дол жи тель но с ти про цес -са от верж де ния фе но ло с пир тов. В этой свя зи нуж -но упо мя нуть, что ис поль зу е мая в на сто я щее вре мя в ка че ст ве утеп ли те ля в жи лищ ном стро и -тельстве импортная минплита «ROCKWOOL» [3] плотностью 140-175 кг/м3 не имеет в своем составе сво бод ных фе но ла и фор маль де ги да, а по это му для при ме не ния без вред на.
В производстве ФРП и РНП полнота отверждения вспенивающейся композиции при кислотном катализе и без внешнего нагревания достигается за не сколь ко ми нут. В пе но пла с тах ти па ФРП в те -че ние не сколь ких дней ощу ща ет ся сла бый за пах фе но ла, а в пе но пла с те ти па РНП да же сла бый за -пах фе но ла ис че за ет в те че ние пер вых су ток по сле изготовления, а далее свободные фенол и фор-маль де гид хи ми че с ким ана ли зом не об на ру жи ва -ются: они связаны химически в твердом полимере, не под вер жен ном де с т рук ции. По это му Пе реч нем по ли мер ных ма те ри а лов и кон ст рук ций, раз ре -шен ных к при ме не нию в стро и тель ст ве Ми ни с тер -ством здравоохранения СССР, утвержденным заме с ти те лем Глав но го го су дар ст вен но го са ни тар но -го врача СССР Э.М. Саакъянцем 19.04.1965 г., № 3859-85, разработанные ФРП разрешены к применению без ограничений в качестве утеплителя в про из вод ст ве оби та е мых до мов всех ка те го рий.
О горючести и термостойкости ФФ и ПУ пенопластов
РНП — не го рю чий теп ло изо ля ци он ный ма те ри -ал, а его ближайший аналог ППУ легко воспламе-ня ет ся, вы де ляя при бы с т ром го ре нии вы со коток -сич ные га зы. РНП об ла да ет по вы шен ной ог не стой -ко с тью по от но ше нию к ФРП, что по ка за но про ве -ден ны ми дву мя про сты ми опы та ми. В од ном опы те об ра зец РНП дли ной око ло 20 см, ди а ме т ром око ло 8 см, будучи наполовину в пламени костра в течение 10-15 мин, а затем поставленный этой половиной на тлеющие дровяные угли на те же 10 мин горе ния не под дер жи вал, а бу ду чи сня тым с тле ю -щих уг лей, при зна ков тле ния не имел. На хо див ша -я ся в ог не по ло ви на об раз ца по чер не ла без по те ри фор мы и без раз ру ше ний, и дру гая по ло ви на со -хра ни лась не из мен ной. В ог не про изо ш ла кар бо ни -зация материала с сохранением какой-то доли его ис ход ной проч но с ти. По это му мож но пред по ло -жить, что РНП до пу с ти мо экс плу а ти ро вать при очень высоких температурах. Для подтверждения это го пред по ло же ния был про ве ден спе ци аль ный опыт. На стальную трубу диаметром 76 мм и дли-
ной 1 м была нанесена ТГИ из РНП слоем толщиной 40 мм и наружного слоя пенополиэтилена толщиной 8 мм. В трубу вмонтировали ТЭН и в течение 1 часа нагрели ее до 300°С. Тонкий слой РНП на поверхности трубы почернел, а на глубину 6-8 мм из ме нил цвет от тем но-ко рич не во го до свет ло-ко -ричневого. На остальную глубину до 30 мм цвет пе-но пла с та не из ме нил ся. На руж ный пе но по ли э ти -ле но вый слой со хра нил ся без из ме не ний.
Тех но ло гия про из вод ст ва и при ме не ния РНП в строительной индустрии
РНП сохранил все положительные качественные ха рак те ри с ти ки сво е го пред ше ст вен ни ка ФРП-1, а при существенно большей его механиче-с кой проч но с ти, близ кой ме ха ни че с кой проч но с ти ППУ оди на ко вой плот но с ти, его мож но с су ще ст -вен но боль шей эко но ми че с кой вы го дой при ме нять во всех ос нов ных об ла с тях стро и тель ной ин ду с т -рии. Направления использования в строительстве ФРП-1 описаны автором данной статьи с соавторами [11-16], преимущественно из числа бывших сво их со труд ни ков.
На протяжении десятилетий ФРП-1, образующий ся при сме ше нии двух ис ход ных ком по нен тов за счет хи ми че с ко го вспе ни ва ния жид кой ком по зи -ции, со про вож да ю ще го ся ее от верж де ни ем за ко -рот кий, в не сколь ко ми нут, от ре зок вре ме ни, ис -поль зо вал ся в большом объеме в сле ду ю щих на -прав ле ни ях стро и тель ной ин ду с т рии:
0 в производстве на простой по конструкции и вы со ко про из во ди тель ной ус та нов ке не пре -рыв но го дей ст вия длин но мер ных плит тол -щи ной 5-8 см для из го тов ле ния кров ли про -изводственных зданий и утепления чердаков (потолка верхнего этажа) жилых домов и для из го тов ле ния трех слой ных сте но вых же ле зо -бе тон ных и иных па не лей;
0 в производстве на высокопроизводительной тех но ло ги че с кой ли нии не пре рыв но го дей ст -вия кровельных панелей из крупно гофрированного стального листа длиной до 12 м с при-фор мо ван ным к не му сло ем пе но пла с та тол -щиной до 10 см;
0 в про из вод ст ве кар кас ных сте но вых па не лей из мелкогофрированного стального листа со сред ним пе но пла с то вым сло ем;
0 для утеп ле ния и гер ме ти за ции вер ти каль- -ных и го ри зон таль ных сты ков, об ра зу ю щих -ся при мон та же из трех слой ных па не лей 18 этажных жилых домов в г. Москве;
0 в про из вод ст ве скор луп лю бых ди а ме т ров для утеп ле ния тру бо про во дов теп ло вых се тей;
0 в про из вод ст ве (в не боль шом объеме) пре ди -
зо ли ро ван ных труб для теп ло вых се тей с по -верх но ст ным пле ноч ным ги д ро изо ляц ион -ным сло ем на слое пе но пла с та.
Во всех пе ре чис лен ных на прав ле ни ях РНП по -тен ци аль но зна чи тель но бо лее эф фек ти вен по техно ло гии, ка че ст вен ным по ка за те лям и эко но -мии.
О готовности технологии для крупнотоннажного производства ком по нен тов РНП и его ис поль зо ва ния в строительных конструкциях раз но го на зна че ния
Су дя по на лич ным па тен там США по след них не сколь ких лет по ФФ пе но пла с там ре золь но го ти -па, заявленным авторами от фирм США, Англии и Японии, близкого аналога РНП по изобретениям автора данной статьи за рубежом нет, как нет и про из вод ст ва пе но пла с та близ ко го хи ми че с ко го со ста ва. РНП уни ка лен: об ла дает при мер но вдвое большей механической прочностью при равной плот но с ти в срав не нии с ФРП и при мер но оди на -ко вой проч но с тью же ст ко го ППУ, бу ду чи вдвое де шев ле по след не го. В от ли чие от не до пу с ти мо по -жа ро опас ных ППУ, го ря щих с вы де ле ни ем чер но -го вы со ко ток сич но го ды ма, РНП — прак ти че с ки не го рю чий ма те ри ал.
Экономика производства и использования РНП в стро и тель ных кон ст рук ци ях
Выше уже было упомянуто, что при полной ре-кон ст рук ции на лич ных теп ло вых се тей в стра не с ТГИ тру бо про во дов РНП в обо лоч ке ППЭ, по те ри теп ла из-за пе ре жо га энер го но си те лей по экс порт -ным их це нам, со став ля ю щие еже год но око ло 40 млрд. долларов США, бу дут ис клю че ны. Де ло государственных органов не позволить недобросове ст ным вла дель цам теп ло вых се тей при сво ить эту ог ром ную эко но мию энер го но си те лей. В со от -вет ст вии с па тент ным За ко ном РФ вся эта эко но -мия юри ди че с ки при над ле жит па тен то об ла да те -лю, а только часть может принадлежать владельцам теп ло вых се тей по за клю ча е мым ли цен зи он -ным договорам. В этой связи автор данной статьи пред ла га ет до пол нить об нов лен ный па тент ный За -кон РФ спе ци аль ным за ко но да тель ным по ло же ни -ем о на ло го об ло же нии до хо да изо б ре та те ля-па тен -тообладателя по его лицензионным договорам по прогрессивной шкале от нескольких процентов с ма ло го до хо да до 80 про цен тов с до хо да, из ме ря е -мо го мил ли о на ми дол ла ров. Та кое на ло го об ло же -ние по про грес сив ной шка ле бу дет со от вет ст во вать су ще ст ву ю ще му во всех стра нах с вы со ким изо б -ретательским потенциалом. Полагаю, что при таком налогообложении само правительство России бу дет за ин те ре со ва но в круп но мас штаб ном про из -вод ст вен ном ис поль зо ва нии по тен ци аль но вы со ко -до ход ных за па тен тован ных изо б ре те ний, и тем са -мым бу дет обес пе че на дей ст вен ная по мощь го су -дар ст ва изо б ре та те лю-па тен то об ла да те лю вы со -ких тех но ло гий и ма те ри а лов.
Как упо мя ну то вы ше, по сле пол ной ре кон ст -рук ции на лич ных теп ло вых се тей стра ны толь ко в сфе ре их экс плу а та ции по те ри теп ла в сум ме 40 млрд. долларов США еже год но бу дут ис клю че -ны и обратятся в доход. Из этого дохода налог 80% составит 32 млрд. долларов США. Кроме того, по тех но ло гии ав то ра дан ной ста тьи в круп ных про -из вод ст вах ТГИ теп ло вых се тей и лег ких ог раж -
да ю щих стро и тель ных кон ст рук ций стен и кров ли с плиточным РНП ежегодная экономия, по подсчету, по тен ци аль но так же со ста вит мно гие мил ли ар -ды дол ла ров. Зна чи тель ную часть ее по ли цен зи -он ным до го во рам бу дут иметь пред при я тия, со зда -ю щие со от вет ст ву ю щие круп ные про из вод ст ва. На при мер, ру ко во ди те ли од ной круп ной про из -вод ст вен ной ком па нии в Вос точ ной Си би ри, за ня -той про из вод ст вом ППУ скор луп для теп ло изо ля -ции труб теп ло вых се тей и утеп ле ни ем ми не ра ло -ват ны ми пли та ми стен оби та е мых до мов и ведущей с мая с.г. переговоры с патентообладателем о замене в своем производстве указанных тепло изо ля ци он ных ма те ри а лов на РНП, уже по ни -ма ют, что при до ста точ ном мас шта бе сво их про из -водств с ис поль зо ва ни ем РНП, они мо гут рас счи ты вать на са мый вы со кий до ход. Это вы те -ка ет из сле ду ю щих ре зуль та тов под сче та.
ТГИ с РНП в ППЭ в производстве дешевле ТГИ с ППУ в ПЭ трубе примерно вдвое; при диаметре 89/180 мм примерно на 15 тыс. долларов США в рас че те на 1 км 2-труб ной изо ля ции. Па тен то об ла -да тель пред ла га ет ру ко во ди те лям ком па нии со -здать произ вод ст во ТГИ мощ но с тью на 300-400 км
2-трубной изоляции. Разовые затраты на создание та ко го про из вод ст ва ори ен ти ро воч но на по ря док и бо лее ни же ожи да е мо го го до во го до хо да. Ис поль -зу е мая в про из вод ст ве лег ких сте но вых кон ст рук -ций зда ний ми не ра ло ват ная пли та «ROCKWOOL» толщиной 0,1 м по ценнику в проспекте [3] имеет продажную цену 13 евро за 1 м2. Плита РНП толщи ной 0,0У м, про из ве ден ная на ус та нов ке не пре -рыв но го дей ст вия, при луч шем со про тив ле нии теп ло пе ре да че, бу дет иметь за вод скую се бе с то и -мость не более б евро за 1 м2. Легко подсчитать, какая эко но мия об ра зу ет ся при мас шта бе про из вод -ства плит РНП до 1 млн. м2 в год. Tакую мощность бу дет иметь од на ус та нов ка не пре рыв но го дей ст -вия, ко то рая мо жет быть из го тов ле на в ко рот кий срок, до б месяцев, с использованием имеющихся ра бо чих чер те жей пер вой ус та нов ки не пре рыв но -го действия по производству ФРП-1, дополненных тех ни че с ким за да ни ем ав то ра дан ной ста тьи.
Ав тор дан ной ста тьи с со труд ни ка ми го тов дать до пол ни тель ную ин фор ма цию по но вой тех но -логии и по ка зать экс по на ты пли точ но го РНП и СТИ цилиндра с РНП для изоляции труб тепловых се тей.
Источники информации
1.СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования трубопроводов», таблица в приложении 2, таблица 3 в п. 3.11.
2.Правдин Б. // Энергетическое строительство, 1986. № 12. С. 15-16.
3. Проспект германской фирмы «BauColor», 2003 г.
4. Бер лин А.А., Шу тов Ф.А. Пе но по ли ме ры на ос но ве ре ак ци он но спо соб ных оли го -меров. Мн. М.: Химия, 1978.
5. Акт от сентября 1983 г. НИИ Мосстроя и ЦНИИЭП жилища определения состояния пенопласта ФРП-1 после 7-10 лет эксплуатации в чердачных проходных крышах и внутренних трубопроводах жилых домов серии П-57/12 в г. Москве.
6. Акт от ноября 1982 г. ВНИИСС и ЦНИИЭП жилища определения состояния пенопласта ФРП-1 после 11 лет эксплуатации в 3-слойной стеновой панели жилого дома в г. Вла ди ми ре.
7. Ма шин ский В.Л. Сте но грам ма вы ступ ле ния на Меж ду на род ном кон грес се, со сто -явшемся 9-10 октября 2003 г. и посвященном 100-летию теплофикации и централизованного теплоснабжения в России.
8. Валгин В.Д., Куликов Ю.А., Покровский Л.И. // Энергетическое строительство, 1986. № 12. С. 17-18.
9.Корсунский В.Х. // Новости теплоснабжения, 2002. № 2(18). С. 26-28.
10. Акт № 5 от 08.10.1981 г. вскрытия бесканальной теплотрассы, смонтированной в 1976 г. из пре ди зо ли ро ван ных с ФРП труб в г. Ста в ро во Вла ди мир ской об ла с ти.
11. Валгин В.Д.,Мурашев Ю.С. // Пластмассы, 1968. № 2. С. 49-52; № 3. С. 22-25.
12. Валгин В.Д . // На стройках России, 1974. № 4. С. 41-43.
13. Валгин В.Д., Новак В.А., Мякота А.И., Крестьянинов В.В. // Пластмассы, 1974. №1. С. 28-29.
14. Валгин В.Д., Ручкин В.М., Крестьянинов В.В. // Пластмассы, 1982. № 9. С. 9-10.
15. Валгин В.Д., Емелина Ч.М. // Пластмассы, 1982. № 1. С. 56-57.
16. Дементьев А.Г., Тараканов О.Г., Валгин В.Д. // Строительные материалы, 1984. №5. С.24-25.
