.Л. БОБРОВ, |Е.Г. ОВЧАРЕНКО , Б.М. ШОЙХЕТ, Ю. ПЕТУХОВА
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И КОНСТРУКЦИИ
Учебник Допущено Государственным комитетом Российской Федерации по строительству и жилищно-коммунальному комплексу в качестве учебникадля студентов средних специальных учебных заведений, обучающихся по специальностям 2902 Строительство и эксплуатация зданий и инженерных сооружений и 2508 Производство тугоплавких и силикатных материалов
Москва
ИНФРА-М
2003
УДК 691(07) ББК 38.3я7 Б 72
Рецензенты:
АЛ. Федин, д-р техн. наук, проф. кафедры «Технология строительного производства» Государственной академии профессиональной переподготовки и повышения квалификации руководящих работников и специалистов инвестиционной сферы
В. В. Ремнев, д р техн. паук, проф., зав. кафедрой «Строительные материалы и технологии» Московского государстнепного университета путей сообщения
Б 72 Бобров Ю.Л., Овчаренко Е.Г., Шойхет Б.М., П(пухова Е.Ю.
Теплоизоляционные материалы и конструкции: Учебник для средних профессионально-техническихучебных заведений. —М.: ИНФРА-М, 2003. — 268 с.: ил.
151ДО 5-16-001667-8 В учебнике даны сведения о состоянии производства, классификации, строении, свойствах основных теплоизоляционных материалов и конструкций, а также области их рационального применения. Значительное внимание уделено теплофизическим свойствам эффективных теплоизоляционных материалов, методам их контроля, экологической и технологической безопасности, а также исследованию и прогнозированию долговечности в проектируемых условиях эксплуатации. В особый раздел выделено описание теплоизоляционных конструкций, даны принципы их расчета и проектирования.
В главе, касающейся технологии и оборудования теплоизоляционных работ, описаны основные практические приемы и средства ведения этих работ, а также способы контроля качества тепловой изоляции.
Для средних профессиональных учебных заведений строительного профиля.
утеплителям для ограждающих конструкций зданий 211
Теплотехнический расчет ограждающих
конструкций зданий 221
Строительные конструкции с применением
эффективных утеплителей 225
Глава 5. Долговечность теплоизоляционных материалов и конструкций 240
Методика и аппаратура для исследований долговечности теплоизоляционных материалов
и конструкций 245
5.2 Методика и аппаратура для исследования влагостойкости минераловатных материалов 248
Прогнозирование эксплуатационных свойств
минераловатных теплоизоляционных материалов 251
Пример определения расчетной эксплуатационной
стойкости минераловатных теплоизоляционных материалов 257
Список литературы
261
ПРЕДИСЛОВИЕ В учебном пособии изложены основные сведения о свойствах и технологии традиционных и новых теплоизоляционных материалов и конструкций, которые применяются в современном строительстве.
В данном пособии в отличие от ранее изданных впервые комплексно рассмотрены вопросы производства, контроля качества и применения теплоизоляционных материалов и конструкций не только для целей жилищного и промышленного строительства, но также и в конструкциях тепловой изоляции инженерных сетей и промышленного оборудования. В особые разделы выделены описания не только новых теплоизоляционных конструкций и принципы проектирования, но и основы исследования и прогнозирование их долговечности. Кроме того, по методологическим соображениям в учебном пособии рассмотрены данные, которые, с одной стороны, способствуют расширению у студентов теоретического кругозора в областях, на которых базируются основы технологии производства, проектирования и рационального применения теплоизоляционных материалов и конструкций в современном и перспективном строительстве, а с другой стороны, позволят им получить необходимые практические знания.
Авторы выражают свою признательность профессорам, докторам технических наук А.А. Федину и В.В. Ремневуза ценные замечания, сделанные ими при рецензировании рукописи учебного пособия.
ВВЕДЕНИЕ Тепловая изоляция в современном строительстве и промышленности играет важную роль. С ее помощью решают вопросы жизнеобеспечения, организации технологических процессов, экономии энергоресурсов. Теплоизоляционные конструкции являются неотъемлемой частью защитных элементов промышленного оборудования, трубопроводов, частей жилых, общественных и промышленных зданий. Благодаря изоляции значительно повышаются надежность, долговечность и эффективность эксплуатации зданий, сооружений и оборудования.
Тепловая изоляция выполняет следующие функции:
создает комфортные условия для проживания людей в жилых домах;
снижает тепловые потери в окружающую среду от объектов (здания, сооружения, оборудование, трубопроводы и др.);
обеспечивает нормальный технологический процесс в аппаратах;
поддерживает заданные температуры компонентов в технологических процессах;
создает нормальные температурные условия для обслуживающего персонала;
уменьшает температурные напряжения в металлических конструкциях, огнеупорной футеровке и т. д.;
защищает от огня (противопожарная изоляция) строительные конструкции;
сохраняет заданные температуры в холодильниках и хладопроводящих системах;
защищает от испарения сжиженные газы и легкие нефтепродукты при их хранении в изотермических резервуарах.
В промышленности теплоизоляцию оборудования и трубопроводов применяют для того, чтобы обеспечить необходимый технологический режим производственного процесса. В жилых, общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданиях утеплители обеспечивают заданные параметры микроклимата внутри помещения. Тепловая изоляция позволяет уменьшить толщину стен зданий, облегчить их массу, уменьшить массу и объем фундаментов, повысить сборность конструкций. Это позволяет при том же объеме строительства сократить затраты, в том числе и энергетические, на производство строительных материалов, на их перевозку и подъем, на возведение зданий.
Если изоляцию выполняют для предотвращения тепловых потерь от изолируемой поверхности в окружающую среду, она называется тепловой.
Изоляция, которую устанавливают для предотвращения движения теплоты из окружающей среды к более холодной изолируемой поверхности, называется холодильной.
В связи с широким развитием в промышленности технологических процессов, протекающих в условиях высоких температур и давлений, а также глубокого холода, роль и значение тепловой изоляции непрерывно возрастают.
Теплоизоляционные работы являются завершающими в процессе возведения объектов, и поэтому от быстрого и качественного их выполнения зависят не только сроки сдачи этих объектов в эксплуатацию, но и качество выпускаемой продукции, экономические и технические характеристики объектов, комфортность на рабочих местах, качество условий проживания в возводимых и эксплуатируемых зданиях.
Как за рубежом, так и в нашей стране развитие производства теплоизоляционных работ идет по пути индустриализации с применением современных теплоизоляционных материалов и конструкций, высокомеханизированных инструментов и приспособлений, а также сборных средств подмащивания (лесов, подмостей). В практике теплоизоляционных работ все чаще используются конструкции полной заводской готовности, поставляемые с предприятий в виде готовых комплексных элементов, состоящих из теплоизоляционного и покровного слоев, оснащенных комплектом крепежных деталей. Производство теплоизоляционных работ при этом сводится к установке готовых элементов на изолируемую поверхность.
Индустриализация изоляционных работ, превращение их в поточный процесс сборки с высоким уровнем механизации — важнейшая задача капитального строительства. Решение этой задачи во многом зависит от степени подготовки и квалификации специалистов и рабочих кадров. Рабочий-изолировщик должен уметь выполнять специализированные работы в нормативные сроки и с высоким качеством, рационально использовать материалы, детали и конструкции, оборудование и инструменты, добиваться снижения затрат на производство работ.
Специалисты должны знать основные виды теплоизоляционных материалов, изделий и конструкций; машины, механизмы, инструменты и оборудование, применяемые при теплоизоляционных работах; основы организации и экономики труда; уметь вести монтаж теплоизоляционных конструкций.
Изложению этих и других вопросов, связанных с производством и рациональным применением традиционных и новых теплоизоляционных материалов и конструкций в современном строительстве и промышленности, и посвящено настоящее учебное пособие.
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ И КОНСТРУКЦИЯХ
1.1 Состояние производства теплоизоляционных материалов и конструкций в России и за рубежом
Являясь одной из ведущих держав мира по производству энергии, Россия значительно уступает экономически развитым странам в вопросах рационального использования энергоресурсов. Так, сегодня на выпуск товарной продукции в Западной Европе в среднем расходуется 0,5 кг условного топлива на 1 долл. продукции, в США — 0,8, в России — 1,4 кг.
Эффективность использования топливно-энергетических ресурсов в России остается крайне низкой. Если в 1971 году страны Восточной Европы (СССР и его союзники) и Западной Европы (все остальные страны Европы плюс Турция) характеризовались одинаковым количеством энергии, потребляемой надушу населения, то к 90-м годам этот показатель в странах Восточной Европы был уже на 37 % выше. Сложившийся не в пользу России баланс энергопотребления еще более усугубился в 90-е годы. Энергоемкость продукции в связи с переживаемым в стране экономическим кризисом выросла более чем на 40 %.
Велико отставание России по энергосбережению и в коммунальном хозяйстве, где расходуется до 20 % всех энергоресурсов страны, т.е. на единицу жилой площади расходуется в 2—3 раза больше энергии, чем в странах Европы. Так, жилые многоэтажные здания потребляют в России от 350 до 550 кВт-ч/(м2-год), индивидуальные дома коттеджного типа — от 600 до 800 кВт-ч/(м2-год). Вместе с тем за рубежом, например в Германии, дома усадебного типа потребляют в среднем по стране около 250кВт-ч/(м2-год), в Швеции — 135 кВт • ч/(м2 • год). Лучшие же зарубежные образцы жилых зданий потребляют от 90 до 120 кВт • ч/(м2 • год).
Анализ опыта различных стран в решении проблемы энергосбережения [50,51,53] показывает, что одним из наиболее эффективных путей ее решения является сокращение потерь тепла через ограждающие конструкции зданий, сооружений, промышленного оборудования и тепловых сетей. В этой связи обращает на себя