2. Теплоізоляційні характеристики огороджувальних конструкцій.

Матерiали та конструкцiї, якi використовуються в енергозбереженнi, розподiляються на двi групи:

1. матерiали та конструкцiї для створення власне енергозберiгаючих технiки та технологiй; 2. матерiали та конструкцiї для утеплення будинкiв i споруд. Вимоги до характеристик складових першої групи обумовлюються сферою їх використання, режимами роботи вiдповiдної технiки та технологiй. Так, до цих матерiалiв можуть висуватися вимоги ефективного теплообмiну чи теплоiзоляцiї, електропровiдностi чи електроiзоляцiї, жаростiйкостi та корозiєстiйкостi. Конструкцiї можуть виконувати функцiональне призначення як ємностей, несучих конструкцiй тощо. 

У 1989 р. вiдбулася справжня революцiя при прокладаннi водопровiдно-каналiзацiйних мереж - з'явилось багато систем з синтетичних матерiалiв. Першу мережу з полiхлорвiнiлу (ПХВ) у Нiмеччинi вироблено в 1938 р., i вона успiшно експлуатується й зараз. Труби з ПХВ мають такi переваги: низький коефiцiєнт теплопровiдностi, вiдсутнiсть корозiйних процесiв, зменшення гiдравлiчних опорiв потоку, фiзiологiчну нейтральнiсть та значну хiмiчну стiйкiсть, стiйкiсть на вплив блукаючих струмiв, гасiння рiзних типiв коливань, невелику вагу, гарантований термiн експлуатацiї (до 50 рокiв). Недолiками труб з ПХВ є невелика стiйкiсть до дiї ультрафiолету, невелика вогнестiйкiсть та механiчна мiцнiсть, великий коефiцiєнт теплового розширення, зменшення мiцностi на удари при мiнусових температурах. 

Iснуючi способи теплової iзоляцiї повиннi забезпечувати вирiвнювання температурних нерiвномiрностей в елементах обладнання, зменшувати зростання термостомлених напруг у стiнках, збiльшувати ресурс роботи енергоблокiв та пiдвищувати їх маневровi характеристики. 

Нижче подана порiвняльна таблиця товщини шару рiзних термоiзоляцiйних матерiалiв, що забезпечують однаковий ступiнь термоiзоляцiї: 

Бiльша половина резерву енергозбереження в житловому фондi (52,3%) пов'язана з тепловою iзоляцiєю загороджувальних конструкцiй житлових будинкiв. Зараз втрати теплової енергiї через стiни в середньому становлять 21,6%, через вiкна - 26,6%. Впровадження у комунальнiй теплоенергетицi труб у пiнополiуретановiй iзоляцiї дозволить заощадити при транспортуваннi до 18 млн. Гкал тепла, що еквiвалентно 3 млн.т у.п. 

Бiльш детально зупинимося на характеристицi матерiалiв та конструкцiй, якi за функцiональним призначенням можна об'єднати в групу, призначену для створення "теплого будинку" ("термобудинку"). Слiд зазначити, що щорiчнi втрати тепла в будiвлях житлового та державного секторiв складають до 10 млн. ккал. Втрати тепла в будiвлях Пiвнiчної Європи - у 2-4 рази меншi. 

Введенi в Українi новi нормативи теплової iзоляцiї стiн, що в 2-2,5 рази перевищують попереднi, вимагають значного зменшення теплових втрат. Так, згiдно з нормативами (термiчний опiр зовнiшнiх стiн не менше 2,2 м2 °С/Вт) стiни з монолiтної цегляної кладки для пiвнiчних районiв України повиннi зводитися товщиною близько 150 см, а товщина одношарових панелей повинна бути близько 65 см. Звичайно, на практицi це виконати неможливо, тому єдиним способом утеплення стiн повинно стати використання шару з ефективного утеплювача.

Пiдвищення теплозахисних властивостей огороджуючих конструкцiй будiвель є одним iз основних напрямкiв енергозбереження. Ця проблема повинна вирiшуватися комплексно - шляхом впровадження сучасних технiчних та конструктивних рiшень теплозахисту будiвель пiд час будiвництва чи ремонту, впровадженням енергозберiгаючого децентралiзованого теплопостачання та локального комбiнованого виробництва теплової i електричної енергiї. Важливим є запуск у виробництво будiвельних панелей з вищою теплостiйкiстю. В даний час запроектована теплоiзоляцiйна спроможнiсть панелей, що виробляються на будiвельних комбiнатах України, складає до 1,40 м2 °С/Вт, що в 3-3,5 рази нижче порiвняно з подiбними захiдними панелями. Налагодження виробництва та використання нових будiвель з вищою теплоiзоляцiєю дає можливiсть зменшити потреби тепла на 30-40%. Важливим при цьому є випуск утеплюючих матерiалiв. Згiдно з дiючими в Українi нормами, у теплий перiод року температура в примiщеннi не повинна пiднiматися вище 20-25 °С при вiдноснiй вологостi 60-30% та швидкостi руху повiтря 0,3 м/с; у холодний та перехiдний перiоди року температура в примiщеннi не повинна опускатись нижче 18 °С (нормованi значення - 20-22 °С) при вологостi 45-30% та швидкостi руху повiтря 0,2 м/с. 

Тому до утеплюючих матерiалiв та конструкцiй висуваються такі вимоги: 

1. низька теплопровiднiсть; 2. стiйкiсть до коливань температур при експлуатацiї; 3. однорiднiсть властивостей; 4. оптимальна густина; 5. низький рiвень загорання та вибухобезпечнiсть; 6. мiцнiсть при транспортуваннi та монтажу; 7. волого- та водостiйкiсть; 8. стiйкiсть до впливу бiологiчних факторiв; 9. хiмiчна стiйкiсть; 10. нешкiдливiсть для людини. Перспективним матерiалом для панелебудування є неавтоклавнi нiздрюватi бетони. Нiздрюватi матерiали, де 70-80% об'єму складає повiтря, є найбiльш ефективними серед вiдомих типiв бетону з точки зору теплоiзоляцiї, а також рацiональними у витратах матерiалiв на одиницю маси. Серед матерiалiв такої структури особливе мiсце займає неавтоклавний теплоiзоляцiйний пiнобетон. Його характеристики: 

• легкiсть отримання заданої мiцностi на стискання; • висока тепло- та звукоiзоляцiя; • низьке водопоглинання; • висока морозо- та пожежостiйкiсть; • екологiчна чистота. Основним компонентом неавтоклавного пiнобетону є портландцемент та пiноутворювач СДО. Ефективними засипними утеплювачами є кремнезит та кремнепор. Плита товщиною 5 см iз пористого бетону рiвноцiнна за теплоiзляцiйними властивостями 15 см цегляної стiни чи 30 см бетону. 

До теплоiзоляцiйних матерiалiв належать пiнополiстирол, пiнополiуретан, скловолокно, мiнеральна вата. Так, 25 см пiнополiстиролу за своїми тепловими властивостями еквiвалентнi понад 125 см цегляної стiни. 

Сама теплоiзоляцiя повинна проводитися як ззовнi будинку, так i в серединi його. 

Вiдома технологiя створення "теплого будинку" за рахунок пiно-полiстирольних блокiв. З цих блокiв спочатку формується стiнова конструкцiя, що являє собою опалубку. Потiм у середину порожнiх пiнополiстирольних блокiв заливається бетон. Це дозволяє перетворити будинок у монолiтну гратчасту конструкцiю з теплоiзолюючим прошарком як ззовнi, так i зсередини. Зовнiшнiй шар теплоiзоляцiї не дозволяє бетону переохолоджуватися у холоднi пори року. Внутрiшня iзоляцiя запобiгає непродуктивним витратам теплоти на нагрiвання масивних бетонних конструкцiй. 

Для запобiгання втратам тепла через вiкна поряд з трьохшаровим склiнням зараз широко використовуються склопакети. Вiконнi системи на основi склопакетiв розподiляються на три групи: пластиковi, алюмiнiєвi та дерев'янi. Вiконнi системи на основi полiвiнiлхлоридних профiлiв можуть формуватися з використанням теплоiзоляцiйних матерiалiв та армуватися металом для посилення несучих властивостей більших поверхонь. Алюмiнiєвi вiконнi системи для підвищення теплоiзоляцiї вимагають також використання теплоiзолюючих матерiалiв. Вiкна з металевим профiлем, враховуючи їх мiцнiсть та хiмiчну стiйкiсть, найкраще використовувати у промислових i адмiнiстративних будинках. 

Для пiдвищення енергозберiгаючих властивостей вiкон на них доцiльно наносити теплозахисний шар Low-Е покриття. Такi плiвки на основi конструкцiй багатошарового полiстиролового покриття можуть селективно вiдбивати тепло та пропускати свiтло. Вони забезпечують економiю електроенергiї взимку та влiтку, а також i кращу видимiсть. Плiвки вiдбивають тепловi сонячнi променi та зменшують нагрiвання примiщення до 80%, що зменшує витрати на кондицiювання. Взимку плiвка вiдбиває знову у примiщення до 30% тепла, яке може бути втрачено через вiкно. Вченi iнституту свiтлотехнiки в м. Кьольнi прийшли до висновку, що є можливiсть заощадити до 80% електроенергiї, яка витрачається протягом дня для освiтлення темних примiщень. З цiєю метою вони розробили систему свiтловiдбиваючих плiвок та призм iз синтетичних матерiалiв, якi монтуються на вiкнах та посилають вiдбите свiтло знову у примiщення.[1]