На фоне истощения природных топливных запасов во всем мире все больше и больше внимания уделяется экономии энергоресурсов. Нормативные требования в строительной отрасли регулярно пересматриваются и также регулярно растут. Требования по теплоизоляции строительных конструкций в течение двух последних десятилетий повысились в несколько раз. Какими же способами удовлетворяются новые требования. Кажущееся самым простым решение – увеличить толщину теплоизоляции.

Обоснование таково: тепловой поток, направленный из теплого помещения, возрастает при повышении разности температур на границах теплоизоляции и уменьшается при увеличении ее толщины. Проложили утеплителя в три раза больше, уменьшили во столько же раз мощность системы отопления. Казалось бы, сэкономили. Но простое решение не означает лучшее. К чему приведет увеличение толщины теплоизоляции? Во-первых, что касается стоимости самого утеплителя. По действующим в данное время нормативам, жилое здание в центральном регионе России с кирпичными стенами толщиной 40см должно иметь толщину изоляции, например минеральной ваты, – примерно 150мм. В том же здании под кровлей слой теплоизоляции эквивалентен толщине минеральной ваты – около 250мм. Если учитывать возросшие санитарно-гигиенические требования, себестоимость теплоизоляции резко вздорожает. Доставка, монтаж, дополнительные материалы, необходимые для крепления увеличившегося объема изоляции, еще больше поднимут цену за утепеление. Во-вторых, что касается тепловой инерции. Чем толще слой изоляции, тем больше тепловой энергии требуется на ее нагрев и, следовательно, понадобится значительно больше времени для смены теплового режима. Представьте, что вы приехали в хорошо утепленный загородный коттедж на выходные зимой, а пока прогреется внутреннее пространство, массив теплоизоляции, стенового материала, и температурный режим войдет в норму, пройдет 2-3 дня. Серийное и индивидуальное строительство не может идти по традиционному пути простого увеличения толщины теплоизоляции. Пришло время пересматривать традиции. Сейчас существует множество теплоизоляционных материалов. Стеновые с теплоизолирующими свойствами – пенобетон, газобетон – не являются утеплителями и все равно требуют дополнительного утепления и установки пароизоляции. Засыпка между кладкой керамзита или подобных материалов вследствие их низких теплоизоляционных свойств крайне нерентабельна. Стекловата не подходит для жилых построек по экологическим параметрам. Минеральная вата и минераловатные плиты имеют средние характеристики по свойствам теплоизоляции, некоторые виды неплохи в плане экологии, но все требуют определенных мер безопасности в процессе монтажа и установки обязательной качественной дополнительной пароизоляции. Понятно, что утеплив такими материалами деревянный дом, жить в нем можно, но мы все стремимся к максимальной экологичности жилья, а эти изоляторы не позволяют этого сделать. Пенопласт ПСБ при увеличении влажности сильно меняет свои теплоизоляционные свойства, требует установки пароизоляции (при этом не являясь звукоизолятором), недолговечен и выдерживает небольшое количество циклов по перепаду температуры и как все плитные материалы дорог в транспортировке. Полиэтиленовые пены закрытопористой структуры имеют хорошие теплоизоляционные свойства: в два-три раза эффективней ватных материалов, не впитывают влагу и работают еще и как паро – и гидроизоляторы, поглощают удары и шум. Превосходны в плане экологии. Вследствие упаковки в рулоны удобны в транспортировке и хранении. Но несмотря на то, что пенополиэтилен удачно сочетает в себе много разносторонних свойств, он не применяется повсеместно из-за сравнительно высокой цены. В последнее время в России появилось много предприятий, производящих пенополиэтилены ( экструзионного и газовспененного пенополиэтилена). Все рассматриваемые выше материалы относятся к так называемой массивной изоляции. Рассмотрим принцип работы массивной теплоизоляции и разберемся все-таки, как и каким образом уходит тепло из нашего дома. Если мы замерзли и хотим согреться, то дотрагиваемся до горячего радиатора и чувствуем тепло. Такой способ теплопередачи называется кондукцией, или проводимостью. С тем же эффектом можно воспользоваться рефлектором, только до него дотрагиваться не нужно. Мы чувствуем инфракрасное(тепловое) излучение рефлектора на расстоянии. Этот способ теплопередачи так и называется – излучение, или лучистый теплоперено

с. Если же на рефлектор установлен вентилятор, то поток теплого воздуха нагреет вас гораздо быстрее. Такой способ теплопереноса называется конвекцией. Теперь мы знаем три основных способа теплопередачи: проводимость, излучение и конвекция. Разные материалы по разному влияют на эти составляющие теплового потока. Для проводимости самый лучший утеплитель – воздух. Коэффициент его теплопроводности приблизительно равен 0,024 Вт/м2*К, но воздух подвержен конвекции – холодные и теплые слои постоянно перемешиваются. Существуют разного рода слоистые и пористые материалы – массивные утеплители, содержание воздуха в которых достаточно велико, а его перемешивание затруднено. Лучшие утеплители этого класса – полимерные пены ( пенополипропилены, пенополиэтилены, вспененные каучуки, пенополистиролы) – имеют коэффициент теплопроводности, близкий к воздуху, примерно 0,003-004 Вт/м2*К. Для конвекции достаточной преградой будет установка утеплителей с закрытопористой структурой, не пропускающих воздушные массы и не допускающих конвекции внутри теплоизоляции, или установка пароизоляционных материалов, а в облегченных конструкциях так называемой ветроизоляции. А что же по поводу излучения? Чтобы защититься от теплопотерь посредством излучения, достаточно установить на его пути лист полированного металла. Металл может быть любой, но чем меньше у него эмиссия (поглощение излучения), тем выше коэффициент отражения и больше эффективность как отражателя для теплового потока. Чаще всего используется полированный алюминий, обладающий очень высокими отражающими свойствами(выше только у серебра, золота и платины). Кроме того, другие металлы с течением времени окисляются и снижают коэффициент отражения, а полированный алюминий изначально покрыт слоем окисла, который защищает его от любых воздействий, кроме щелочи и кислоты. Алюминий относительно дешев в производстве, легок и удобен в обработке. Таким образом, массивная изоляция влияет на проникающую компоненту теплового потока, и некоторые ее виды сокращают конвективные теплопотери. Но независимо от вида массивная изоляция не оказывает существенного влияния на инфракрасное излучение. Можно возразить: какое излучение? У нас нет раскаленных докрасна обогревателей, батареи отопления дают температуру 80-90 C. Но, оказывается, эффект лучистого теплопереноса существует и при низких температурах. Покрытие стенок термоса отражающим слоем почти прекращает охлаждение налитого в него горячего чая. Температурный режим близок к системе отопления. Но ведь в термос можно налить ледяную воду, и она будет нагреваться значительно медленнее, чем в бутылке, стоящей рядом. В случае с ледяной водой меняется только направления теплового потока – он направлен не из термоса, а внутрь его. На самом деле лучистый теплоперенос существует при любых температурах. Проиллюстрировать можно на примере сосуда Дьюара, который еще во второй половине XIX века применил колбу наподобие термоса с посеребренными стенками для хранения жидкого азота. Температура испарения азота – примерно 200 C. Дело в том, что при расчете физических процессов теплопереноса во внимание принимается не температура относительно 0 C, а разница температур, так что теплопотери за счет излучения есть и при самых низких температурах на улице. Причем, чем больше разница температур снаружи и внутри здания, тем больше тепловой поток, тем больше лучистая составляющая теплопотерь. Теоретические расчеты показывают, что доля излучения в общем тепловом потоке, направленном из здания, достаточно велика. Для обычных жилых домов лучистые теплопотери могут составлять от 20% до 70%(в зависимости от частных условий, времени года и т.д.) от общей величины теплопотерь. Не устанавливая отражающую изоляцию, мы заведомо соглашаемся, что от 20 до 70% тепла будет уходить на улицу. Что такое отражающая изоляция? Как правило, это тонкий рулонный материал, состоящий из основы и отражающего слоя. Идеальные в этом плане изоляторы – это пенополиэтилены покрытые с одной или двух сторон алюминиевой фольгой или металлизированной плёнкой. Идея применения инфракрасного зеркала в качестве теплоизоляции довольна стара. Впервые об отражающей изоляции в строительстве заговорили в 30-е годы XX века. Было много публикаций в прессе США, Германии и СССР. Но широкого распространения эта изоляция не получила – алюминий имел слишком высокую себестоимость. Во время Второй мировой войны отражающая изоляция хоть и не повсеместно, но применялась в армиях СССР и США. В 70-х годах произошл

12.04.2021