Теплоизолирующие материалы в строительстве бань

Ветроизоляция бани, не выпуская наружу горячий воздух, тем не менее не может предотвратить охлаждения помещения, поскольку стены обладают способностью отводить тепло за счёт так называемого кондуктивного теплопереноса. В отличие от конвективного теплопереноса, обусловленного переносом масс теплого воздуха, кондуктивный теплоперенос осуществляется за счёт встречных перемещений электронов (в металлах), атомов и молекул (в диэлектриках) в среде неподвижного материала (камня, древесины, пластмассы и т. п.). При этом в теплых зонах неподвижного материала молекулы более энергичны (имеют более высокие скорости перемещений или колебаний) и передают в процессах соударений свою повышенную энергию менее энергичным молекулам холодных зон.

Способность к кондуктивному теплопереносу называется теплопроводностью. Плотность теплового потока Q (Вт/м²), проходящего через слой материала толщиной δ(м) при разности температур на его поверхностях ∆Т (град), равна Q=λ∆T/δ, где λ (Вт/м град) — коэффициент теплопроводности материала (см. табл. 4). Величина δ/λ, обратная коэффициенту теплопроводности, называется приведённым сопротивлением теплопередаче ограждающей конструкции (термическим сопротивлением) и относится не к материалу, а слою материала толщиной δ.

В последние годы отечественные требования к теплоизоляции зданий существенно ужесточились и приблизились к европейскому уровню. Так, в соответствии со СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» нормируемые значения сопротивления теплопередаче стен жилых зданий составляют 2,1 м² град/Вт для южных районов страны (2 000 градусосуток отопительного сезона) и 5,6 м² град/Вт для северных районов (12 000 градусосуток отопительного сезона). Это означает, что современные кирпичные здания на юге страны должны иметь толщину стен 0,5 м, а деревянные — 0,3 м. На севере страны кирпичные стены должны иметь толщину 3,9 м, а деревянные — 0,8 м. Это очень высокие цифры, они никогда не достигались в нашей стране, поскольку при использовании традиционных строительных материалов они не могли быть обеспечены, по крайней мере в массовом строительстве.

Современное жилищное строительство базируется на использовании специальных строительных материалов, обладающих низким коэффициентом теплопроводности (менее 0,1 Вт/м град) и называющихся эффективными утеплителями. Принцип утепления основан на том факте, что наименьшим коэффициентом теплопроводности 0,024 Вт/м град обладает неподвижный воздух, поскольку в нём содержится намного меньше молекул, чем в тяжелых твердых строительных материалах. Так, прослойка неподвижного воздуха толщиной 10 см эквивалентна слою монолитного мрамора толщиной 12 м (или кирпичной кладке толщиной 2,9 м, или древесине толщиной 0,6 м). Поэтому если в стене сделать слой неподвижного воздуха, то проблема теплоизоляции здания была бы решена.

Создание пустот в стенах и оконных блоках (щелевой кирпич, стеклопакеты и т. п.) издавна широко использовались в строительстве (рис. 22 е). Однако, если пустоты имеют большой размер, то вязкостные силы в них малы, и воздух в них конвективно движется практически без сопротивления, быстро передавая тепло от теплых стенок к холодным. Если же пустоты мелкие, то воздух в них практически неподвижен (см. рис. 15). Этот факт и используется в утеплителях —строительных материалах, состоящих внутри сплошь из мелких пор, разграниченных между собой очень тонкими стенками. Утеплители содержат множество узких каналов или пустот (открытых или закрытых, замкнутых), образованных волокнами (ворсинками), мелкими частицами, пластинками, пузырьками, которые благодаря высокому газодинамическому сопротивлению препятствуют перемещениям воздуха. Так, современные виды минеральной ваты (из стекла, шлака или легкоплавкого каменного минерала базальта), полученные методом выдавливания расплава через фильтры, имеют коэффициенты теплопроводности на уровне (0,45-0,60) Вт/м град, а полученные методом раздува струи расплава — (0,30-0,45) Вт/м град. Чем тоньше волокна, тем больше их число (поштучное) содержит утеплитель (при одной и той же плотности утеплителя), тем меньше движение воздуха в утеплителе. Однако снизить теплопроводность минеральной ваты до уровня теплопроводности гипотетически неподвижного воздуха 0,024 Вт/м град невозможно, поскольку волокна из стекла или камня, имеющие высокую теплопроводность (0,8-2,2) Вт/м град, неминуемо играют роль «мостиков» передачи тепла. Аналогичная картина имеет место и в случае древесины, пенобетона, керамзита и других «теплых» пористых строительных материалов, которые тем «теплее», чем легче (чем больше имеют мелких пустот). Так, например, древесинное вещество (материал клеточных стенок) имеет плотность 1530 кг/м³ (вне зависимости от породы дерева) и теплопроводность на уровне 3 Вт/м град. Однако ввиду пористости древесины теплопроводность поперёк волокон для сосны составляет 0,15 Вт/м град при плотности 400 кг/м³, а бальсы (самого лёгкого дерева) — 0,07 Вт/м град при плотности 150 кг/м³.

Неподвижные слои воздуха создаются также и мехом млекопитающих, оперением птиц, одеждой людей, которые также являются теплоизолирующими материалами. Теплоизолирующих материалов выпускается сейчас очень много, причём как из натуральных, так и синтетических веществ, из высококачественных продуктов и из отходов производства. Их анализ в этой книге невозможен (см. Справочник «Теплый дом», М.: Стройинформ, 2001, с. 330-391). Для удобства проектировщиков классификация теплоизолирующих материалов стандартизирована по ГОСТ 16381-77 «Материалы и изделия строительные теплоизолирующие. Классификация и общие технические требования»:

I. По форме и внешнему виду 1. Штучные (плиты, блоки)
2. Рулонные и шнуровые (маты, шнуры, жгуты)
3. Рыхлые и сыпучие (вата, перлит, песок и др.)
II. По структуре 1. Волокнистые (вата)
2. Зернистые (засыпка скрепленная)
3. Ячеистые (пена)
III. По виду исходного сырья 1. Неорганические
2. Органические
IV. По средней плотности 1. Особо низкой плотности (ОНП) марки 15,25, 35, 50, 75 (г/м³)
2. Низкой плотности (НП) марки 100, 125, 150, 175
3. Средней плотности (СП) марки 200, 225, 250, 300, 350
4. Плотные (ПЛ) марки 400, 450, 500, 600
V. По жёсткости 1. Мягкие (М) - сжимаемость не менее 30% при удельной нагрузке 0,002 МПа
2. Полужёсткие (П) - сжимаемость (6-30)% при удельной нагрузке 0,002 МПа
3. Жёсткие (Ж) - сжимаемость до 6% при удельной нагрузке 0,002 МПа
4. Повышенной жёсткости (ПЖ) - сжимаемость до 10% при удельной нагрузке 0,04 МПа
5. Твёрдые (Т) - сжимаемость до 10% при удельной нагрузке ОД МПа
VI. По теплопроводности 1. Класс А - низкая теплопроводность менее 0,06 Вт/м град
2. Класс Б - средняя теплопроводность (0,06-0,115) Вт/м град
3. Класс В - повышенная теплопроводность (0,115-0.175) Вт/м град
VII. По возгоранию 1. Несгораемые
2. Трудносгораемые
3. Сгораемые
4. Трудновоспламеняющиеся (материалы из пластмасс)

Для дачников же зачастую оказываются более важными стоимостные параметры, возможность приобретения материала на месте (из-за сложности транспортировки утеплителей собственным транспортом) и, кроме того, термоустойчивость утеплителя и удобство его монтажа. Поэтому во многих случаях дачники изготавливают утеплитель на месте своими силами путем использования имеющегося гранулированного материала (макулатуры, торфа, щепы, стружки, опилок, керамзита, перлита, пенополистирола и др.) со стяжкой или со связующим (глиной, песчано-цементными смесями, гипсом, клеями и др.). Так, например, арболит (дробленая древесина на цементном связующем) весьма лёгок 800 кг/м³, низкотеплопроводен 0,17-0,20 Вт/м град и достаточно прочен, чтобы из него изготавливать даже плиты и блоки. При этом зачастую удобней бывает изготавливать материал с не очень высокими теплоизоляционными свойствами, но зато прочный, влагоустойчивый, способный закладываться в любые пустоты (например, литьём) и плотно без щелей прилегать к элементам утепляемой конструкции.

Источник: Дачные бани и печи. Принципы конструирования. Хошев Ю.М. 2008

поддержать Totalarch

Добавить комментарий

CAPTCHA
Этот вопрос задается для проверки того, не является ли обратная сторона программой-роботом (для предотвращения попыток автоматической регистрации)