Разработка рекомендаций по устройству наружных энергоэффективных стен по аддитивной технологии

РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО УСТРОЙСТВУ НАРУЖНЫХ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ СТЕН ПО АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ Гайсин Д.Б.

Гайсин Диас Биахметулы - магистрант, кафедра строительства, архитектурно-строительный факультет, Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, г. Усть-Каменогорск, Республика Казахстан

Аннотация: в статье был сделан обзор научной литературы по теплоизоляционным материалам зарубежного и отечественного производства. Перечислены теплоизоляционные материалы и изделия, подразделяющиеся по основным признакам. Область применения теплоизоляционных материалов. Показан сравнительный анализ энергоэфекктивной защиты наружных стен в холодный период года в разных климатических районах Республики Казахстан. Приведены примеры возможного использования в будущем теплоизоляционных материалов по аддитивной технологии.

Ключевые слова: теплоизоляция, теплоизоляционные материалы, энергосбережение, энергоэффективные стены, аддитивные технологии, 3D-принтер.

УДК 699.86

В нынешнее время всю наибольшую популярность набирает применение в строительстве теплоизоляционных материалов, в связи с тем что, климатические условия в нашей стране являются резко-континентальным. Поэтому перед людьми стоит «острый» вопрос, об утеплении собственного жилища. Данный отделочный материал, считается лучшим помощником в сохранении тепла в здании.

Из различных материалов с целью утепление жилья, подобрать подходящий тип иногда вовсе нелегко. Любой из них нередко делиться на ряд типов со свойственными ему исключительными характеристиками. Сравнительный анализ даст понимание о разных свойствах того, либо другого утеплителя, и сможет помочь сделать свой выбор с подбором или подсказать, в каком направлении необходимо развиваться. Подбор утеплителя ведется в основах сравнительного анализа их качеств. Условием прочности утеплителей считаются характеристики качеств, характеризующие надежность конструкции, согласно сохранению теплозащитных особенностей в обязательствах эксплуатации в процессе установленного периода.

Чтобы грамотно подобрать теплоизоляционный материал, необходимо учесть, чего же мы хотим достичь, и зачем необходим той или иной материал.

Для начала, нам необходимо узнать, что представляет из себя «теплоизоляционный материал»? Этот материал предотвращает потери тепла из здания, в холодный период, а в теплый период наоборот проникновению тепла во внутрь. Передача тепла объясняется тем, что молекулы движутся, которых нельзя предотвратить, но можно уменьшить. Именно это свойство взято в основу производства, олицетворяющий собой воздух, уложенный в порах, ячейках и капсулах.

Материалы и изделия подразделяются по следующим основным признакам:

- виду основного исходного сырья;

- структуре;

- форме;

- возгораемости (горючести);

- содержанию связующего вещества.

По виду основного исходного сырья материалы и изделия подразделяют на:

- неорганические;

- органические.

Изделия, изготовленные из смеси органического и неорганического сырья, относят к неорганическим, если количество последних в смеси превышает 50% по массе.

По структуре материалы и изделия подразделяют на:

- волокнистые;

- ячеистые;

- зернистые (сыпучие).

По содержанию связующего вещества материалы и изделия подразделяют на:

- содержащие связующее вещество;

- не содержащие связующее вещество.

По форме материалы и изделия подразделяют на:

- рыхлые (вата, перлит и др.);

- плоские (плиты, маты, войлок и др.);

- фасонные (цилиндры, полуцилиндры, сегменты и др.);

- шнуровые.

По возгораемости (горючести) материалы и изделия

подразделяют на:

- несгораемые;

- трудно сгораемые;

- сгораемые.

Классификация теплоизоляционных материалов полностью

соответствует СТ СЭВ 5069-85.

Органические материалы подходят для жилищ, где умеренная влажность, в данную группу входят древесные; льняные; пробковые; морская трава.

Область применение теплоизоляционных материалов разнообразна. За последние годы в сфере строительства все чаще поднимается вопрос об использовании теплоизоляционных материалов в аддитивных технологиях. Аддитивные технологии возникли, в связи с развитием научно технической революции. Вы наверно задались себе вопросом, что из себя представляет?

Данная технология представляет собой послойное строение, используя компьютерную технику для 3Б печати. Материалы необходимые по данной технологии в других сферах в основном: воск, металлические и гипсовые порошки, полистирол (бесцветный и стеклообразный полимер, напоминающих пластик), полиамиды (пластмассы), жидкие фотополимеры (заготовки, затвердевающие под воздействием световых лучей, чаще всего ультрафиолетовых), а в сфере строительства в основу взят бетон с различными добавками.

В СССР пристройки строились, не рассчитывая, какими теплопроводными качествами обладают ограждающие конструкции, то есть стены были толстыми. Если посетить постройки того времени, можно увидеть, что наружные стены сделаны из керамического кирпича, толщина которых около пол метра. Преимуществом было то, что даже -40С люди не замерзали. Увы, в нынешнее время для экономического аспекта это не выгодно и поэтому были придуманы новые материалы.

Работая над темой, я привел в пример климатические параметры городов Республики Казахстан холодного периода года в таблице 1.

Город Назначени е здания Расчетная зимняя температура наружного воздуха °С Средняя температура отопительно го периода ^ пер Продолжительнос ть отопительного периода ъ оТ пер.

Петропавловск Жилое -34.8 -5.0 218

Атырау Жилое -24.9 -1.5 172

Алматы Жилое -20.1 0.4 164

Усть-Каменогорск Жилое -37.3 -7.2 202

Исходя, из параметров, можно сделать вывод, что, во многих регионах страны зимний период суров и продолжителен весьма значительно. От климатических условий региона и с финансовой точки зрения зависит подбор материала для ограждающих наружных стен. Спектр разновидностей материалов для ограждения наружных стен очень обширный. Например, можно перечислить несколько вариантов материала популярных в использовании на рынке строительства, это: керамический кирпич, газоблоки, пескоблоки, шлакоблоки, полистиролбетон, керамзитбетон. Выбор того, или иного материала осуществляется в зависимости от основных характеристик: теплопроводности, прочности, водопоглощению, паропроницаемости, долговечности, веса, плотности, толщины материала, горючести, экологичности, возможности отделки, стоимость самого материала, а также трудоемкость и стоимость его установки [5,23].

Основным показателем сохранений тепла в здании является теплопроводность. Выделяют множество способов сохранений тепла, одни из которых: повышение толщины однородных стен, повышение толщины теплоизоляции, если в составе многослойной ограждающих конструкции, уменьшение плотности заполнителей. Тем самым можно понять, что зависит от вида и толщины материала для несущих ограждающих стен. Т.е. чем больше толщина, тем самым энергоэффективен, но с увеличением толщины увеличивается вес конструкций. И это заменяют теплоизоляционным материалом.

После полученных данных материала ограждающих конструкций, можно подобрать необходимый теплоизоляционный материал. Выделяют следующие виды материалов:

класс А - теплопроводность низкая около 0,06 Вт/м кВ. и ниже; класс Б - теплопроводность средняя около 0,06 - 0,115 Вт/м кВ.; класс С - теплопроводность около 0 ,115 -0,175 Вт/м кВ.[11,159] Среди наиболее востребованных материалов теплоизоляции для наружных стен, считаются: пенополистирол или пенопласт; экструдированный пенополистирол (пеноплекс); пенополиуретан; минеральная вата; жидкая термоизоляция.

Исходя, из выше сказанного, можно прийти к выводу, что все выше перечисленные методы относятся к традиционным технологиям теплоизоляции ограждающих стен. Теплоизоляционные материалы являются оптимальным вариантом, так как являются в первую очередь - экологически чистыми, что немало важно для окружающей среды, во-вторых, происходит экономия бюджета, и самое главное являются выгодным вариантом для Казахстана. А применение аддитивных технологий ускорит процесс готовых продуктов, сэкономит сырьевой ресурс, позволит выполнить любые геометрические фигуры, тем самым украшая интерьер. Если говорить об использовании теплоизоляционных материалов, то возникает вопрос, являются ли все перечисленные теплоизоляционные материалы подходящим вариантом по данной технологии? К сожалению, на данный момент в сфере

строительства для 3D печати с помощью 3D принтера невозможен, так как по форме материала не подходят для печати.

В интересах нашего ВУЗа данная проблема совершенно новейшая, однако, весьма значимая для завтрашнего дня. Остается осуществить несколько изучении сравнительного подбора и использования функционирующих технологий к географическим, экономическим и строительным условиям нашей страны.

Список литературы

1. Шкрабовская А.Ю., Абакумов Р.Г. «Инновационные технологии в строительстве» // Международный научный журнал «инновационная нашщука». № 04 -3/2017 ISSN 2410-6070. УДК 624.012.

2. Данилов В.И., Данилова М.Э., Станевич В.Т. «Современные теплоизоляционные материалы для энергоэффективного строительства: учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию для студентов архитектурно-строительных специальностей». Павлодар: Кереку, 2014. 73 с. УДК 691: 699.86.002(075.8).

3. Енюшин В.Н., Нурмухаметова А.Д., Хаеретдинова А.Д. «Энергоэффективность современных ограждающих конструкций» // Известия КГАСУ, 2016. № 4 (38). Строительные конструкции, здания и сооружения, УДК697.132.

4. Ярцев В.П., Мамонтов А.А., Мамонтов С.А. «Эксплуатационные свойства и долговечность теплоизоляционных материалов (минеральной ваты и пенополистирола)» // Кровельные и изоляционные материалы. № 1, 2013.

5. Бурлаков Д.В., Медведева Н.Л., Ищук Н.В. «Анализ теплоизоляционных материалов» // Саратовский государственный аграрный университет имени Вавилова Н.И. Саратов. Россия. УДК 692.23:699.86.

6. Горелик П.И., Золотова Ю.С. «Современные теплоизоляционные материалы и особенности их применения» // Современные теплоизоляционные материалы и особенности их применения. УДК 691.

7. Сидоров П.М., Шевелев Д.В. «К расчету дополнительной теплоизоляции наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений».

8. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003.

9. СП РК 2.04-01-2017 Строительная климатология.

10. Шелковникова Т.И., Никишова О.В. «Теплотенические и экологические свойства теплоизоляционных материалов» // Воронежский государственный архитектурно-строительный университет. УДК 691.618.93:666.125.

11.Михайлусова Т.Н., Огольцова Е.А., Шульгин А.А., Сон Ю.Э. «Физические свойства теплоизоляционных материалов и конструктивные способы теплоизоляции помещений» // Серия «Естественные и физико-математические науки». 8/2016. УДК 536.212.3.