CC BY
28УДК 699.86
УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ КОНСТРУКЦИЯ И СРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ УТЕПЛЕНИЯ БЛОКАМИ ИЗ ПЕНОСТЕКЛА
Шаленный В. Т.*, Романенко Т. Н **, Лесникова Е.И***
Академия строительства и архитектуры, КФУ им. В.И. Вернадского, г. Симферополь, ул. Киевская 181
E-mail: [email protected]*, [email protected]**, [email protected]***
Аннотация. Работа посвящена анализу свойств современных утеплителей, рассмотрению новых материалов утеплителя и возможности применения пеностекла как утеплителя с большим сроком эксплуатации. Показан новый возможный способ крепления плит пеностекла с помощью углепластиковых кронштейнов а также экономическая эффективность данного способа утепления. Главное достоинство новой модели - долговечность конструкции утепления фасадов зданий, эффективность применения ее в прибрежных районах с повышенной и агрессивной атмосферной средой.
Ключевые слова: теплоизоляционные материалы, системы утепления, углепластиковые кронштейны, пеностекло.
Введение
В настоящее время в России действует ряд нормативно-технических документов, направленных на решение задач энергосбережения и снижения других затрат в строительстве и эксплуатации зданий. В соответствии с требованиями, установленными в этих документах, традиционные строительные однослойные конструкции (железобетон, кирпич, и даже дерево) не способны обеспечить требуемое значение термического сопротивления [1]. Оно достигается лишь с применением конструкций стен с многослойной структурой. Многослойные стены современных зданий выполняются со средним слоем из эффективных волокнистых и плитных утеплителей, которые не всегда соответствуют требованиям
долговечности (не более 15-25 лет). Исходя из этого, на строительном рынке появилась масса новых видов утеплителей, которые создали конкуренцию минеральной вате и пенополистиролу[2].Со временем требования к расчетному сопротивлению теплопередачи ограждающих конструкций ужесточались и к настоящему времени имеют следующие показатели для некоторых городов России и соседних стран (рис.1) [3,4].
Анализ публикаций
Все большее внимание как исследователей, так и практиков привлекает пеностекло - неорганический силикатный материал ячеистой структуры.Технические характеристики плитного пеностекла:плотность -не более 180 кг/м3; диапазон рабочих температур - от -260 до +485 С; теплопроводность - не более 0,076 Вт/(м*К); предел прочности при сжатии -не менее 0,7 МПа; водопоглощение по объему -не более 5%;размер стандартного блока -
400х475 мм, толщина 60,80,100 и 120 мм; материал является негорючим; экологически чистый; не взаимодействует с агрессивными веществами; частично поглощает радиацию [5]. Специалисты завода-изготовителя
«Гомельстекло» разработали типовую технологическую карту на производство работ по утеплению фасада данным материалом (ТТК№887/6т-2003)[6].
Имеются предложения специалистов и нашего университета по использованию пеностекла в вентилируемых фасадных системах [7,8,9]. Однако системы вентилируемого фасада существенно дороже систем «скрепленной» теплоизоляции с отделкой легкими штукатурками.И, к сожалению, не разрешенной проблемой там является механическое крепление утеплителя путем дюбелирования. Ведь сверление блоков, а затем забивка в полученные отверстия дюбелей разрушает пеностекло вокруг крепления из-за его хрупкости, что непозволительно для подобных
теплоизоляционных материалов[10]. Необходимо ограничить механическое воздействие на материал хрупкого утеплителя, например, разработав способ крепления плитных утеплителей без дюбелей[11]. Коме того, во всех известных способах закрепления долговечность элементов крепления не
соответствует(существенно меньше)
долговечности самого утеплителя из пеностекла. Чаще всего остаются и «мостики холода» при наличии включений из металла. А между тем, все большее распространение в технике и строительстве получают конструкции из углепластика.
8 7 6
£ 5
и
Я 4 2
5 3
ЕС ° 2
1
0
6,67 6,67
3,4 3
2,5 2,5
1,5
0,7 0,7 0,7 0,7 0,
Сочи(Россия)
Волгоград(Россия)
Москва(Россия)
Таймыр(Россия)
Запорожье(Украина)
Киев(Украина)
Дания
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
Рис. 1. Хронология изменений нормативных наружных стен
Цель и задачи исследования
Цель — разработка нового способа утепления стеновых конструкций пеностекольными блоками, обеспечивающего долговечность и конкурентоспособность технологии.
Задачи исследования:
1. Анализ существующих систем теплоизоляции, определение преимуществ и недостатков в производстве работ и эксплуатации;
2.Разработка усовершенствованной конструкции «мокрой» системы теплоизоляции из пеностекольных блоков и технологии ее монтажа;
3.Моделирование и технико-экономическое сравнение конкурентоспособных вариантов технологий устройства скрепленных систем теплоизоляции и отделки для оценки рациональной области применения.
Методика исследования
1. Литературный обзор и анализ для выявления тенденций развития существующих способов теплоизоляции стеновых ограждений, определения цели и задач исследования;
2. Разработка и патентование новой технологии монтажа конструкции утепления с использованием блоков из пеностекла и креплениями из углепластика;
3. Моделирование прогнозируемых показателей сравнительной эффективности предложенного и наиболее распространенного способа наружного утепления стен для определения рациональной области применения предложенной технологии и направления дальнейших изысканий.
Результаты и их анализ
Проанализировав возможности
производителей подобных элементов, нами предложена новая конструкция крепления блоков из пеностекла при помощи специально спроектированных кронштейнов из углепластика (заявка №2015154841 на выдачу патента РФ на
чений расчетного сопротивления теплопередачи
полезную модель «Система теплоизоляции стеновых конструкций». Рис. 2).
Рис.2. Рядовое (а) и стартово-финишное (б) крепление блоков из пеностекла:1-блок утеплителя; 2-стеновое ограждение; 3-углепластиковый кронштейн; 4-оцинкованый дюбель; 5-армирующий слой; 6-декоративно-защитный слой
Для сравнения вариантов конструкции и технологии утепления с устройством традиционной «скрепленной» системы теплоизоляции плитами из
пенополистирола и предложенной системы теплоизоляции блоками из пеностекла для одного и того же объекта (десятиэтажного жилого дома в г. Феодосия при работе с навесных люлек) запроектированы технологические карты с определением технико-экономических показателей. Конечная стоимость устройства утепления фасада из пенополистирольных плит на рассмотренном доме ожидаемо оказалась ниже утепления блоками из пеностекла из-за высокой стоимости материала и комплектующих, а трудоемкость, наоборот, выше (табл. 1). Но при этом совсем не учитываются другие характеристики конкурирующих вариантов, важнейшими из которых безусловно являются долговечность будущей эксплуатации,
пожаробезопасность и экологичность используемых материалов, а также их изготовления. Частично разрешить замеченное противоречие можно использованием методики сравнения вариантов технологии по известному методу профилей и радаров, хорошо зарекомендовавшей себя в машиностроении [12].
Таблица 1 Результаты экономического сравнениярассмотренных вариантов утепления 100 м2 фасада жилого дома в г. Феодосия
«Профиль» позволяет разно размерные показатели конечной продукции графически представить на одном оценочном поле и объединить их интегральным показателем, который определяется как отношение площадей «профиля» и оценочного прямоугольного поля. Каждый из отобранных показателей оценивался по пятибальной системе и фиксировался на этом поле и в полярных координатах (Рис. 3).
Показатель Теплоизоляция блоками из пеностекла ''Скрепленная" система теплоизоляции
1. 1 2 3 4: 5 1 2 3 4 | 5 |
2. \ а) ■
3. ? к
4. ч i
5. / к
6. \
7. / 1
8. \ 1_
9. /
10. \
б)
Утепление с помощью блоков из пеностекла
Утепление с
помолью
"скрепленной"
системы
теплоизоляции
Рис.З.Профили (а) и радары (б) конкурентоспособности при сравнении технологий утепления с учетом показателей: 1 - стоимость производства работ, 2 - стоимость материалов, 3 -среднее количество рабочих на объекте, 4 -стоимость кв. м утепленной поверхности фасада, 5 -продолжительность работ, 6 - суммарная стоимость, 7 - стойкость к воздействию агрессивной среды, 8 -надежность конструкции, 9 - срок эксплуатации, 10 - удельная трудоемкость
В результате сравнения основных характеристик систем утепления фасадов методом «профилей» получили, что для теплоизоляции блоками из пеностекла интегральный показатель конкурентоспособности:
ИКпр. = 8пр./8 = 45/30,81=1,46,
Где 8пр. - площадь прямоугольника, очерченного графиками; 8-площадь графика для рассматриваемой системы утепления.
А для «скрепленной» системы теплоизоляции плитами из пенополистирола: ИКпр = 45/41,89=1,08.
Выводы
Предложенная технология утепления наружныхстен блоками из пеностекла при помощи крепежа из углепластика имеет более высокий интегральный показатель конкурентоспособности с учетом ее эксплуатационных качеств и безусловно имеет свою рациональную область применения, которую предполагается уточнить еще и с учетом
Наименование показателей Единицы измерения «Скрепленная» теплоизоляция из пенополистирола Теплоизоляция блоками из пеностекла
Стоимость материалов руб. 128 963,8 194 267,8
Стоимость производства работ руб. 100 394,3 52 016,88
Общая стоимость руб. 229 358,1 246 284,7
Трудоемкость нормативная единицы продукции чел.-дней/ м2 0,57 0,4
результатов экспертной оценки весомости каждого из включенных в модель составляющих.
Список литературы
1. Семченков А.С. Наукоемкие конструкции и конструктивные решения многоэтажных железобетонных зданий/Семченков А. С.//НИИЖБ,2007, 237с.;
2. Кукарина Е.Е. Надежность фасад-ных систем/Е.Е. Кукарина//Традиции и инновации в строительстве и архитектуре- Самара, 2014. - №3.-с.634-637;
3. СП 131.13330.2012. Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*. -М: Минрегион России, 2013.-66с.;
4. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. -М: Минрегион России, 2013.- 48 с.;
5. Демидович Б. К. Пеностекло/ Демидович Б.К.//Наука и техника -Минск, 1975. -№ 23- С.248-251;
6. Бегунова Е.И., Голосова М.Л. Типовая технологическая карта на устройство изоляции наружных стен пеностеклом/Бегунова Е.И., Голосова М.Л. //№887/6т-2003//Гомель, 2003. - 96с.;
7. Чебышев М.В. Конструктивные особенности вентилируемого фасада с утеплителем из пеностекла //Жилищное строительство. - 2015.- №7. - С.27-28;
8. Чебышев М.В. Инновации в устройстве вентилируемого фасада //Строительство и техногенная безопасность. - 2013. - Вып. 48. - С.196-200;
9. Чебышев М.В. Концепция вентилируемого фасада с утеплителем из пеностекла //Строительство и реконструкция. - 2014. - №5(55). - С.67-72.
10. Пат. 2448224 Российская Федерация, Б04Б13/24. Скрытые крепежные средства /Баринов Ю.В, Вергунов Г. В.-№ № 2005112023/08 заявл. 14.04.2010; опубл. 20.04.2012;
11.Пат. 23345 Укра1на, МПК7 кл. Б04в23/00. Спос1б зовшшнього утеплення стшового огородження /Шаленний В.Т., Березюк А.М., Д1карев К.Б., Калниш Л.В. заявл. 13.11.2006; опубл. 25.05.2007.
12. Фасхиев, Х.А. Оценка экономической эффективности качества и конкурентоспособности изделий /Х.А. Фасхиев //Вестник машиностроения. - 2000. - №10. - С.59-66.
Shalennyi V.T., Romanenko T.N., Lesnikova E.I.
ADVANCED DESIGN AND COMPARATIVE EFFICIENCY OF INSULATION BY
BLOCKS FROM THE FOAMGLASS
Summary. Work is devoted to the analysis of properties of modern heaters, consideration of new materials of a heater and possibility of use of foamglass as heater with the big term of operation. The new possible way of fastening of plates of a foamglass by means of carbon fiber arms and also economic efficiency of this way of warming is shown. The main advantage of new model - durability of a design of warming of facades of buildings, efficiency of its application in coastal areas with raised and hostile atmospheric environment.
Keywords: Heat-insulating materials, systems of warming, carbon fiber arms, foamglass.
