Уч пособие ТИМ Жуков А.Д

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОУ ВПО МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

А. Д. Жуков

ТЕХНОЛОГИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Часть2

Теплоэффективные строительные системы

РекомендованоУчебно методическимобъединениемвузовРФ пообразованиювобластистроительствавкачестве учебногопособиядлястудентов, обучающихся

понаправлению270100 «Строительство»

Москва 2011

УДК 691.699.86; 692.23; 691-413 ББК.38.3 Р27

Жуков А.Д. Технология теплоизоляционных материалов:

учебн. пос. Ч. 2. Теплоэффективные строительные системы / ГОУ ВПО Моск. гос. строит. ун-т. – М.: МГСУ, 2011. – 248 с.

ISBN 978-5-7264-0514-8

Рассмотрены вопросы применения теплоизоляционных материалов при изоляции периметра и стен зданий, при утеплении кровли; при огнезащите конструкций; звукоизоляции помещений; изоляции оборудования, инженерных и специальных сооружений.

Разделы составлены с учетом опыта передовых фирм, занимающихся производством и применением теплоизоляционных материалов.

Предназначено студентам строительных специальностей высших учебных заведений, может быть полезно магистрам, аспирантам, ин- женерно-техническим работникам, представляет интерес для менеджеров строительных компаний, строителей-профессионалов и всех, кто интересуется строительством.

Автор благодарит специалистов компаний ROCKWOOL, Сен Гобен Строительная Продукция Рус, «Дау Кемикал», «КровЭкспо», ТехноНИКОЛЬ, «Кселла-Аэроблок-Центр», агентства ABARUS Market Research за помощь в подготовке материалов второй части учебного пособия.

Ил. 121, табл. 44, библ. сп. 29.

Р е ц е н з е н т ы

Ю.Л. Бобров, проф., д-р техн. наук, зав. каф. Государственной академии профессиональной переподготовки

и повышения квалификации руководящих работников и специалистов инвестиционной сферы (ФАОУ ДПО ГАСИС);

М.М. Косухин, проф. каф. строительного материаловедения, изделий и конструкций Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова;

И.В. Бессонов, канд. техн. наук, ведущий научн. сотр. НИИСФ РААСН

2

Предисловие

Учебное пособие «Технология теплоизоляционных материалов» состоит из двух частей. В вышедшей ранее части 1 даны общие сведения о теплоизоляционных материалах, рассмотрены особенности их производства. Часть 2 содержит обзор конструктивных решений с применением этих материалов и рекомендации по монтажу теплоэффективных конструкций.

Определяющими функциональными свойствами теплоизоляционных материалов (ТИМ) являются плотность, пористость и связанные с ними теплопроводность, прочность, воздухо- и паропроницаемость. Конечно же нельзя забывать о гидрофобности материалов, а также их горючести или огнестойкости. Положительный результат от применения теплоизоляции зависит не только от качественного изготовления самого материала, но и от его грамотного применения и монтажа.

Существуют ТИМ, универсальные по своему назначению, но большинство материалов имеет те или иные ограничения. Например, горючие ТИМ не рекомендуется применять при изоляции внутри помещений и при изоляции с воздушным зазором, ТИМ с низкой паропроницаемостью – при наружной изоляции с оштукатуриванием, волокнистую теплоизоляцию не применяют при контакте с грунтом. Учет особенностей материала при выборе вариантов его применения является обязательным. Во второй части рассмотрены различные типы строительных конструкций, в которых предпочтительно применение той или иной теплоизоляции.

Конструкция и ТИМ взаимосвязаны: без эффективной теплоизоляции конструкция, сохраняя несущие свойства, не будет выполнять требований по теплозащите (энергосбережению), а ТИМ, не защищенные конструкцией, очень быстро теряют свои свойства.

Ведущими отечественными институтами сформированы комплекты технической документации на теплоэффективные конструкции для всех узлов зданий. Эти проектные разработки получили название «строительные системы». Некоторые строительные системы рассмотрены в учебном пособии. Рекомендации по монтажу разработаны фирмами-производителями ТИМ. Приемы монтажа передаются и строителям-специалистам, и строителям непрофессионалам через учебные центры, созданные фирмами.

Автор благодарит специалистов компаний ROCKWOOL, Сен Гобен Строительная Продукция Рус, «Дау Кемикал», «КровЭкспо», ТехноНИКОЛЬ, «Кселла-Аэроблок-Центр», агентства ABARUS Market Research за помощь в подготовке материалов части 2 учебного пособия.

Особую благодарность автор выражает профессорам докторам технических наук Б.М. Румянцеву и А.З. Ефименко за ценные замечания, высказанные при работе над учебным пособием.

А.Д. Жуков

3

ность, но и теплопроводность и ее зависимость от температуры, влажности материала, условий его эксплуатации. Поэтому волокнистую теплоизоляцию применяют только в теплоэффективных конструкциях, причем нагрузки на изделия строго регламентируются типом используемых материалов.

Теплоэффективная конструкция и ТИМ взаимосвязаны: без эффективной теплоизоляции конструкция, сохраняя несущие свойства, не будет выполнять требований по теплозащите (энергосбережению), а ТИМ, не защищенные конструкцией, очень быстро потеряют свои свойства.

Ведущими отечественными институтами разработаны комплекты технической документации на теплоэффективные конструкции для всех узлов зданий. Некоторые решения будут рассмотрены в этой части пособия. Но остается очень важный вопрос: это монтаж – грамотное выполнение всей последовательности работ при возведении конструкции. Рекомендации по монтажу разработаны, существует сеть учебных центров, где приемы монтажа передаются и строителям-специалистам, и любителям.

Опыт передовых инжиниринговых центров стал основой для части 2 учебного пособия, в которой излагаются принципиальные конструктивные решения и технологии монтажа строительных систем с применением эффективных теплоизоляционных материалов.

5

В зависимости от своих свойств и особенностей (в частности, пожар- но-технических характеристик, паропроницаемости, влагопроницаемости и т.п.) применение отдельных видов ТИМ имеет определенную специфику. Материалы, относящиеся к группам горючих, нельзя применять при изоляции кровли, перекрытий, внутренних перегородок. На материалы, выделяющие вредные вещества (пусть даже в пределах ПДК), существуют ограничения на применение внутри помещений. Матералы с низкой паропроницаемостью нежелательны в системах изоляции фасадов, но объективно целесообразны при изоляции плоской кровли, поверхностей, контактирующих с грунтом, периметра здания, перекрытий. В общем, тип используемого материала должен соответствовать требованиям, предъявляемым к конструкции, и требованиям к материалу в этой конструкции. А самое главное, ТИМ должны обеспечивать теплотехническую эффективность при минимизации рисков (пожарных, экологических и др.).

Выбор вида теплоизоляционного материала производится с учетом класса функциональной пожарной опасности здания, степени огнестойкости и класса конструктивной пожарной опасности в соответствии с требованиями СНиП 21-01–97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений». Толщина теплоизоляционного слоя принимается на основании теплотехнического расчета в соответствии с требованиями СНиП 23–02–2003 «Тепловая защита зданий». Механический крепеж рассчитывается из расчета нагрузки по СНиП 2.01.07–85* «Нагрузки и воздействия».

За последние два десятилетия отечественными проектными и научными институтами созданы пакеты проектных решений по всем возможным областям применения ТИМ. В создании проектной документации по применению теплоизоляции в строительных конструкциях, в системах трубопроводов, при изоляции тепловых установок проведена большая работа научными сотрудниками отдела тепловой изоляции ТЕПЛОПРОЕКТ Б.М. Шойхетом и Л.В. Ставрицкой. В разработанных проектных решениях и альбомах содержатся материалы по применению всех видов изоляции: на основе каменной и стеклянной ваты, пенопластов и др. В соответствии с этими документами и разработаны рекомендации по применению ТИМ в тех или иных строительных конструкциях.

Параллельно или в содружестве с проектными организациями инжиниринговыми подразделениями фирм, занимающимися производством ТИМ, созданы собственные констртуктивные системы, ориентированные на использование «фирменных» материалов.

Первыми в РФ по этому пути пошли КНАУФ, Сен Гобен Строительная Продукция Рус, ROCKWOOL, ТехноНИКОЛЬ, разработав соответст-

7

венно «Комплектные системы КНАУФ», «Комплектные системы «GY- PROC/RIGIPS-ISOVER-VEBER», «Системы применения теплоизоляции ROCKWOOL» и «Строительные системы ТехноНИКОЛЬ». Эти системы ориентированы на применение как основных, так и комплектующих (за редким исключением) «фирменных» материалов. Пакеты проектных решений и нормативных документов прошли согласование в головных институтах и разрешительных органах. Таким образом, фирмыпроизводители ТИМ принимают на себя ответственность не только за качество выпускаемых ими материалов, но и за эффективность проектных решений по их применению.

Качественный монтаж всегда являлся параметром, по которому окончательно оценивались и эффективность проектного решения, и достоинства применяемого материала. Встает вопрос о квалификации монтажников и об ответственности строительных организаций, занятых монтажом изоляции. Подготовка квалифицированного персонала (монтажников-профес- сионалов или строителей-любителей) организуется сейчас в учебных центрах фирм, создавших комплектные системы. Сети учебных центров созданы компаниями КНАУФ и ТехноНИКОЛЬ, с лета 2009 начал свою работу Университет РОКВУЛ. Эти учебные центры созданы на производственных базах компаний, маркетинговых и инженерных подразделений.

В учебном пособии рассмотрены далеко не все системы, а именно те, которые в большей степени ориентированы на применение теплоизоляционных материалов, имеют официальную поддержку проектных организаций, с грамотным монтажом которых можно ознакомиться в учебных центрах компаний-производителей теплоизоляции.

1.2. РОССИЙСКИЙ РЫНОК ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Современный рынок теплоизоляции состоит из нескольких сегментов: минеральной (в том числе каменной) ваты, стекловолокна (стеклянной ваты), газонаполненных пластмасс (экструдированный и вспененный пенополистирол), пенополиуретана, пенополиэтилена, пенополипропилена, пенопластов на основе синтетических смол (каучуковые листы и трубы), утеплителей на основе растительного сырья (ДСП, ДВП, камышит, торфяные плиты, пробковая теплоизоляция, эковата, войлок).

Основными на рынке являются три сегмента: минеральная вата, стекловолокно и газонаполненные пластмассы. Основная доля российского рынка принадлежит минераловатной теплоизоляции, хотя до 2009 г. доля

8

каменной ваты снижалась за счет конкуренции со стекловолокнистыми и полистирольными утеплителями. В будущем, принимая во внимание географическую специфику РФ, следует ожидать роста доли теплоизоляции на основе каменной ваты. Рост производства пенополистирольной продукции прекратится. Возможно увеличение роли пенополиуретановой теплоизоляции.

До кризиса производство ТИМ в России имело положительную тенденцию, связанную с активным наращиванием мощностей предприятиямипроизводителями. Так, если в 2002 г. в РФ было произведено 12732,5 тыс. м3 материалов, то в 2008 г. совокупный выпуск составил 34853,6 тыс. м3. Таким образом, за рассматриваемый период этот показатель увеличился более чем в 2,5 раза. В 2009 г. производство сократилось на 20 %.

Рост производства с 2003 по 2008 гг. был достаточно равномерным; приоритетно развивались сегменты стекловолокна и пенополистирола. В 2009 г. оба этих сегмента продемонстрировали существенный спад, в результате чего совокупное производство ТИМ резко сократилось.

Вобщем, российское производство утеплителей развивалось достаточно активно. Наиболее высокий прирост имел место в 2006-2007 гг.: в этот период он составлял в среднем 25,5 %. В 2008 г. прирост сократился до 11,6 %. В 2009 г. по известным причинам имел место спад. Несмотря на посткризисный период, в ближайшем будущем введение производственных мощностей, стимулирующее рост производства, будет происходить менее интенсивно, чем в 2005–2007 гг., поскольку по мере развития рынка наиболее эффективными формами конкуренции становятся маркетинг и логистика.

В2009 г. импорт теплоизоляции был на 53 % ниже показателя 2008 г. Снижение поставок обусловлено значительным удорожанием иностранной продукции за счет роста стоимости доллара, а также неблагоприятной экономической обстановкой в строительной отрасли.

Динамика импорта как нельзя лучше отражает предпочтения российского потребителя – минераловатные материалы, доля которых в совокупном импорте высока. С другой стороны, нельзя не отметить, что в последние два года импорт минеральной ваты в абсолютном выражении демонстрирует отрицательную динамику. Также стоит обратить внимание на то, что в 2007 г. доля теплоизоляции на основе каменной ваты сократилась за счет роста сегмента стекловолокнистой теплоизоляции.

Доля других видов теплоизоляции меняется год от года. Особенно это заметно в сегменте стекловолокна. В 2001 и 2002 гг. поставки в Россию были существенные, что было обусловлено недостаточными объемами

9

производства внутри страны. С 2003 г. количество привозного стекловолокна начинает снижаться. Лишь в 2007 г. импорт в абсолютном выражении заметно превышает объем 2002 г. Как и в случае с другими теплоизоляционными материалами, поставка стекловолокна с 2008 г. демонстрирует отрицательную динамику.

Импорт пенополистирола в Россию в 2005 г., а также в кризисный период был минимальным. Как и в случае с экспортом, связано это с высокими издержками транспортировки. Кроме того, стоит учитывать, что запуск завода по производству пенополистирольных плит обходится дешевле и сопряжен с меньшими временными затратами, чем запуск производства утеплителей на основе минеральной ваты. В результате заводов по производству экструдированного пенополистирола (XPS) в России около 30, вспененного пенополистирола (PPS) – около 180, в то время как стекловолокнистой теплоизоляцией занимаются лишь 10–12 производств, а минеральной (в том числе каменной) ватой – 20–25. Доля пенополиуретана незначительна, хотя в 2008-2009 гг. объемы поставок в Россию возросли, что обусловлено остановкой производства на многих предприятиях страны (табл. 1.1).

Т а б л и ц а 1.1

Производство ТИМ по сегментам рынка теплоизоляции в 2008-2009 гг.

От экономического кризиса 2008 г. наиболее пострадал импорт пенополистирола: снижение поставок в данной сфере составило 44,1 %. Поставки стекловолокна упали на 38,4 %, минеральной ваты – на 16,3 %. Положительный рост имел место лишь в сегменте пенополиуретана (46,3 %).

В 2009 г. наиболее резко сократились поставки стекловолокна – на 65,5 %. Минеральной ваты было ввезено на 51,6 % меньше, чем в 2008 г., пенополистирола – на 44,6 %, пенополиуретана – на 17,0 %.

10