CC BY
16
Таким образом методы обнаружения объектов на изображении без использования алгоритмов машинного обучения востребованы и имеют преимущества при решении определенного типа задач.
Список литературы
1. Грузман И.С., Киричук В.С., Косых В.П., Перетягин Г.И., Спектор А.А. Цифровая обработка изображений в информационных системах: учебное пособие. 2000. 167 с.
2. Обнаружение объектов без использования машинного обучения. [Электронный ресурс] URL: https://vc.ru/newtechaudit/426061-obnaruzhenie-obektov-bez-ispolzovaniya-mashinnogo-obucheniya (дата обращения: 02.10.2023).
3. Нахождение объектов на картинках. [Электронный ресурс] URL: https://habr.com/ru/companies/joom/articles/445354/:Глава:Template Matching (дата обращения: 02.10.2023).
4. Определение этажности дома по его фотографии без машинного обучения [Электронный ресурс] URL: https://habr.com/ru/articles/422867 (дата обращения: 03.10.2023).
5. Edge detection vs. contour detection in computer vision [Электронный ресурс] URL: https://www.educative.io/answers/edge-detection-vs-contour-detection-in-computer-vision (дата обращения: 04.10.2023).
6. Contour Detection using JpenCV (Python/C++) [Электронный ресурс] URL: https://learnopencv.com/contour-detection-using-opencv-python-c (дата обращения: 04.10.2023).
Митряев Геннадий Андреевич, канд. техн. наук, начальник лаборатории, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского,
Мельников Даниил Константинович, курсант, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского
INVESTIGATION OF METHODS FOR DETECTING OBJECTS IN AN IMAGE WITHOUT USING MACHINE LEARNING
ALGORITHMS
G.A. Mitryaev, D.K. Melnikov
The paper investigates the possibility of recognizing objects of interest in images without the use of neural network technologies. Methods of detection using various algorithms for calculating the similarity or difference of objects with the original templates and pre-set coefficients are presented. Using the example of the problem of detecting ships on radar images, algorithms are considered that compare the object in the image with pre-prepared object templates, parts of this object, finding contrast differences, angles and contours that resemble the desired object in shape.
Key words: object detection, similarity to the template, brightness differences, key points, finding contours.
Mitryaev Gennadiy Andreevich, candidate of technical sciences, head of the laboratory, [email protected], Russia, Seint-Petersberg, Military Space Academy named after A.F. Mozhaisky,
Melnikov Daniil Konstantinovich, cadet, Russia, Seint-Petersberg, Military Space Academy named after A.F.
Mozhaisky
УДК 691
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-8-417-418
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СОВРЕМЕННОМ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Р.Р. Абдулов, К.В. Хайлов, М.А. Исаев
В статье рассматривается обзор современных теплоизоляционных материалов, исследования и инновации в данной области, а также их применение в современном строительстве. Также разнообразные классы теплоизоляционных материалов, такие как экологически чистые изоляторы, супертеплоизоляторы и интегрированные системы управления теплопотерями. Особое внимание уделяется их техническим характеристикам, стоимости и устойчивости к различным климатическим условиям.
Ключевые слова: энергоэффективность, строительство, теплоизоляционные материалы, утеплитель.
Введение. С развитием экономических и политических программ нашей страны в области энергообеспечения за последние 10 лет, назрел ряд вопросов, требующих материальных и технических вложений для соответ-ствования необходимым нормам в будущем. Одним из таких вопросов является повышение энергоэффективности и внедрение повсеместного энергосбережения для экономии и рационального использования энергоресурсов. Для этого в 2009 году был принят закон «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», согласно которому развитие системы энергосбережения требует определенных денежных затрат, инвестиций. В случае массового домостроения (жилые многоквартирные здания, общественные здания, здания бытового и производственного назначения) требования устанавливаются в национальных нормативных документах, посвященных теме энергосбережения. В Российской Федерации его роль выполняет свод правил «Тепловая защита зданий» СП 50.13330 [1, (1)].
417
Энергосбережение и энергоэффективность 2 схожих понятия, однако имеют разный смысл. Для лучшего понимания почему эти понятия так важны дадим им оценку. Основная цель повышения уровня энергосбережения — снизить физический расход тепловой энергии. Только после того, как внедряемые меры по энергосбережению показывают свою работоспособность и эффективность можно говорить об энергоэффективности. Основная цель энергоэффективности - достичь такого результата, который обеспечит наименьшие финансовые затраты при схожих аналогичных условиях, при этом результат дающий наибольший эффект при одинаковых затратах и принято называть более энергоэффективным [2].
Делаем вывод о том, что энергоэффективность напрямую зависит от энергосбережения, т.к. снижая расход тепловой энергии мы учитываем не только энергетический аспект, но также и финансовый.
Современные здания уже учитывают большинство аспектов энергоэффективности еще на этапе планирования. Однако в зданиях старой постройки 70 - 90 х годов XX века эти критерии еще не были разработаны и в большинстве своём не учитывались. Помочь улучшить энергоэффективность, а также соответственно снизить материальные затраты, помогает качественное утепление конструкции зданий. Поскольку тарифы на тепловую энергию, предназначенную для нужд отопления и вентиляции жилых помещений, начиная с 2003 года выросли примерно в 20 раз и продолжают расти! А размеры тепловых потерь остались неизменными, соответственно платежи населения выросли примерно во столько же раз. Соответственно вопрос утепления существующих и строящихся зданий в нашей стране является актуальным, особенно в северных регионах нашей страны [2].
Отечественный и зарубежный опыт показывает, что наращивание объемов производства и применения теплоизоляционных материалов ведет к значительному сокращению потребления тепла, как в сфере производства строительных материалов, так в и строительных работах и в сфере эксплуатации объектов гражданского и промышленного строительства. Энергоэффективное строительство с использованием современных теплоизоляционных материалов, включая затраты на их разработку и строительство заводов, в три-четыре раза эффективней, чем традиционное строительство, ведущее к энергоемкому производству строительных материалов, освоению новых месторождений топлива, его добыче, транспортировке, переработке и сжиганию.
Основная часть. При проектировании энергоэффективного дома в первую очередь стоит побеспокоиться о предотвращении потерь тепла через ограждающие конструкции, а уже потом об оптимизации работ инженерных систем здания, о снижении затрат на освещение и внедрении альтернативных источников энергообеспечения [1].
В современном строительстве все большее применение находят многослойные конструкции стен из кирпича, легкобетонных блоков и панелей или монолитного железобетона, в которых предусмотрено применение эффективных утеплителей в качестве среднего слоя между несущей или самонесущей стеной и защитно-декоративной облицовкой [4].
Эффективность того или иного типа материала связана со следующими факторами: - энергоемкость изготовления материала, обладающего нормативными свойствами;
- эксплуатационная стойкость материала в конкретных условиях эксплуатации;
- энергоемкость строительных работ (монтаж материала в конструкции);
- снижение расходов на обогрев помещения [5].
Внедрение и применение современных теплоизоляционных материалов в строительстве и реконструкции зданий и сооружений может значительно повысить и степень индустриализации работ, поскольку они обеспечивают возможность изготовления крупноразмерных сборных конструкций и деталей, сократить номенклатуру конструкций, уменьшить потребность в строительных материалах, существенно сократить расходы на отопление. Поэтому экономическая эффективность тепловой изоляции очевидна и затраты на нее окупаются сбережением тепла в течение 1-1,5 лет эксплуатации [6].
Любое ограждение оказывает некоторое сопротивление переходу тепла. Для достижения значительного теплосопротивления ограждающую конструкцию необходимо делать большой толщины, однако, это экономически нецелесообразно, и поэтому снижение расходов на обогрев помещения достигается путем использования наиболее выгодного энергетически и экономически теплоизоляционного материала [1(12)].
Современный рынок предлагает потребителям множество теплоизоляционных материалов как отечественного, так и импортного производства. Иногда сделать выбор в пользу того или иного материала бывает непросто. Все теплоизоляционные материалы можно условно разделить на 2 большие группы: изоляционно-строительные, которые применяют для утепления строительных ограждений, и изоляционно-монтажные — для утепления трубопроводов и промышленного оборудования. В зависимости от своего предназначения также сильно различаются характеристики и срок службы отдельных материалов. Большинство современных теплоизоляционных материалов рассчитаны на массовое потребление, поэтом их можно отнести к группе изоляционно-строительных, однако некоторые материалы используют как для изоляции строительных конструкций, так и для изоляции промышленных объектов [7].
Современные теплоизоляционные материалы имеют множество характеристик, однако наиболее важной для всех их остаётся теплопроводность. Она показывает, сколько тепла может проходить через данный материал. А также весьма важны для современных теплоизоляционных материалов экологическая безопасность, гипоаллерген-ность, биологическая и химическая стойкость и все свойства, способствующие поддержанию здорового микроклимата в помещениях [6].
Всю теплоизоляцию можно разделить на 2 вида:
- теплоизоляция отражающего типа, которая снижает расход тепла благодаря тому, что уменьшается инфракрасное излучение;
- теплоизоляция предотвращающего типа (она используется в большинстве случаев), которая предполагает применение утеплителя с низким значением теплопроводности.
По структуре все их можно разделить на три группы: материалы с жесткой ячеистой структурой, с зернистой несвязной и с волокнистой.
Выбор материала для теплоизоляции каждый раз определяется характером объекта, целесообразностью способа его защиты, технологичностью и доступностью материала. Основным критерием выбора должно быть соответствие долговечности утеплителя и основного строительного материала [6, (8, 9)].
Общая классификация теплоизоляционных материалов представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Общая классификация теплоизоляционных материалов
Большинству потребителей не интересны подробные технические характеристики каждого из критериев всех материалов, однако на наиболее важные стоит обратить внимание. Такие характеристики как: вид исходного сырья, горючесть и теплопроводность. Особо стоит обратить внимание на горючесть т.к. не все материалы могут соответствовать по нормам горючести целям их применения. Рассмотрим наиболее популярные теплоизоляционные материалы, применяемые в современном энергоэффективном строительстве.
В целом, все современные теплоизоляционные материалы, пользующие наибольшей популярностью в современном строительстве и реконструкции уже существующих сооружений можно разделить на 2 большие группы: органические (если материал изготовлен из смеси органического и неорганического сырья, то его относят к неорганическим, если количество последних в смеси превышает 50% по массе) и неорганические (искусственно созданные волокнистые материалы с теплоизоляционными свойствами). Композиционные материалы в последнее время также постепенно входят в обиход, однако остаются сильно дорогими, что не подходит простым потребителям, ориентирующихся в первую очередь на цену, а затем уже на качество и характеристики. Схема большинства таких материалов представлена на рисунке 2. Рассмотрим подробнее эти группы материалов.
Рис. 2. Общая классификация органических и неорганических теплоизоляционных материалов
Неорганические теплоизоляционные материалы. Основное большинство неорганических утеплителей составляют теплоизоляционные материалы с волокнистой структурой. На данный момент доля российского рынка таких материалов составляет более 65 % от общего объема продаваемой теплоизоляции.
К наиболее распространённым относятся материалы из стекловолокна. Современные стекловолоконные материалы используются в ограждающих конструкциях: трехслойных панелях, плоских покрытиях и скатных кровлях, в чердачных перекрытиях и перекрытиях над сквозными проездами, в конструкциях полов и перегородок. Большая доля подобных материалов приходится на изделия из минеральных волокон (минеральной ваты). В разных странах этот класс изделий именуется по-разному: минеральная вата, каменная вата, базальтовая вата и т. п. Российский действующий стандарт предусматривает возможность изготовления минеральной ваты из сырья различного химического состава, начиная от изверженных горных пород (диабазы, базальты и т. п.) и заканчивая промышленными отходами (металлургические шлаки) [6].
Минеральная вата считается одним из самых популярных, недорогих и эффективных утеплителей на сегодняшний день. Основными ее достоинствами считаются невысокая стоимость и низкая степень теплопроводности. Этот материал универсален и обладает низкой степенью горючести. На сегодняшний день минеральную вату используют для утепления кровель, перекрытий, стен и т. д. Однако этот материал нельзя использовать в помещениях с высокой влажность, т.к. этот материал очень быстро отсыревает и теряет все свои теплоизоляционные свойства. К разновидностям минваты также можно отнести её современный аналог - эковату. Помимо минваты и эковаты раньше часто использовалась стекловата, однако не смотря на её хорошие теплоизоляционные свойства в современном строительстве её применяют редко, особенно в жилых помещениях, поскольку в процессе выполнения работ по теплоизоляции конструкций волокна легко ломаются. При этом мелкие кусочки проникают через одежду и впиваются в кожу, вызывая сильный зуд. Более того, частички с вдыхаемым воздухом могут попадать в легкие, вызывая их длительное раздражение. Поэтому работать со стекловатой нужно в плотном рабочем костюме, респираторе, очках и перчатках [7]. У современных волокнистых материалов много разновидностей, марок и производителей, как отечественного, так и импортного производства с различными характеристиками для различных условий применения. Это еще раз доказывает, что данный материал не зря пользуется такой популярностью у потребителей.
Следующими по популярности из неорганических материалов являются теплоизоляционные материалы с ячеистой структурой. Исходя из условий стратегического энергосбережения при эксплуатации зданий, особенно капитальных, со сроком службы 100 лет и более оптимально предпочтение долговечных легких эффективных бетонов (газобетон, пенобетон, перлитобетон, полистиролбетон и т. д.) и сверхпоризованных керамических блоков [7, 6(33)].
Ячеистый бетон — искусственный пористый строительный материал на основе цементного вяжущего с равномерно распределенными ячейками-порами диаметром 0,1^3,0 мм, составляющими от 20 до 90% объема бетона. Использование в качестве теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных материалов ячеистых бетонов — весьма перспективное решение проблемы теплозащиты ограждающих конструкций зданий. Теплоизоляционный ячеистый бетон обладает всем набором физико-технических свойств (низкая теплопроводность, жесткость, негорючесть, нетоксичность, высокая паропроницаемость). Он пригоден для механической обработки: легко пилится, сверлится, штрабится и т. п. Комфортность жилья из ячеистого бетона приравнивается к уровню деревянного жилья [7, 6(34-36)] Основные физико-технические характеристики ячеистого бетона приведена в таблице 1.
Таблица 1
Физико-технические характеристики ячеистого бетона
л а л с Е — 0 « 1 о. й (П £ X га X л о О X к & Сор5ционная влажность, % по масс с, при относотт. влажности воздуха, %
£ в Й о ¡3 ¿51 Прочность тие, МПа л и га Н О о § 3 с С 11- ш £ = 6 й т -В- о Т в- В. I П С О О ^ г. 3 40 60 80 90 97
250 0,55 0,1 0,07 0,308 2.53 3,02 3,56 4,82 8.9
200 0,45 0,09 0,06 0,337 2,59 3,05 3,51 4,71 0,34
150 0,3 0,08 0.055 0.35« 2.48 3.04 3,59 4,78 9,11
Помимо ячеистого бетона, существуют также следующие популярные изделия с ячеистой структурой: полистиролбетон, «Бисипорбетон», керамические и керамвермикулитовые изделия.
К разновидностям современных ячеистых материалов также относятся изделия из пеностекла, пеносиликата и силикопора. Все эти материалы представляют собой вспененную застывшую стекломассу. Для изготовления пеностекла и ему подобных материалов используется способность силикатных стекол размягчаться и (в случае наличия газообразователя) пениться при температурах около 1000 °С. По мере нарастания вязкости при охлаждении вспененной стекломассы до комнатной температуры получившаяся пена приобретает существенную механическую прочность [7].
На сегодняшний день, все известные технологии производства теплоизоляционных материалов непрерывно совершенствуются, позволяя не только улучшать характеристики существующих изделий, но и получать новые. Так, например, при использовании вакуумной технологии при производстве силикатных материалов была создана порошковая изоляция. Ее основные свойства обусловлены резким снижением теплопроводности дисперсных материалов, помещенных в вакуум. Так появились такие материалы как «Перлит» и «Вермикулит».
Так, перлитовая пудра при атмосферном давлении имеет коэффициент теплопроводности 0,05 Вт/(м-К), а в условиях вакуума в интервале 0,1^10 Па теплопроводность этого материала равна уже 0,0011 Вт/(м-К), т. е. меньше, чем при атмосферном давлении, в 45 раз. По отношению к теплопроводности лучшего экструзионного пенопо-листирола теплопроводность перлита в вакууме меньше в 24 раза.
Вермикулит — природный слоистый материал из группы гидрослюд, относящийся к алюминиево-магниевым силикатам. Мировая практика показала, что вермикулит успешно применяется в качестве несгораемого засыпного утеплителя, так как обладает высокими тепло и звукоизоляционными свойствами, не токсичен, не подвержен гниению, препятствует распространению плесени, не имеет запаха. Обожженный вермикулит — эффективный утеплитель для засыпки перегородок, полов и потолков в жилых и производственных помещениях, коттеджах и дачных домиках. Помимо чистого вермикулита в современном строительстве используется множество теплоизоляционных засыпок на его основе, а также сухие строительные смеси [6].
Органические и органоминеральные теплоизоляционные материалы. Для задач современного строительства все чаще требуются новые и высокоэффективные полимерные, гидроизоляционные, отделочные и другие виды клеев, герметиков и других материалов.
В современных сборно-монолитных и монолитных безригельных каркасных зданиях до сих пор не найдено эффективного конструкторского решения сопряжения наружных стен с монолитным перекрытием, устра-
няющего мостик холода по перекрытию. Решить этот вопрос в настоящее время можно только с применением современных полимерных утеплителей, которые будут работать совместно и равноценно с основным конструкционным материалом [6].
Пенополиуретан (ППУ) на сегодняшний день имеет особую популярность при строительстве модульных зданий и частных загородных домов. Он имеет в своей основе полиэфир, куда добавляются вода, эмульгаторы и ди-изоцианат. Под воздействием катализатора все эти компоненты вступают в химическую реакцию, образуя новое вещество. Оно имеет хороший уровень поглощения шума, химически пассивно, не боится влаги. Кроме того, ППУ -отличный теплоизолятор. Так как его наносят методом напыления, то имеется возможность обрабатывать стены и потолок сложной конфигурации. При этом мостики холода не появляются. Однако заполнить стены или потолок ППУ удовольствие отнюдь не дешевое, т.к. помимо стоимости самого материала и компонентов требуется также профессиональное оборудование для его нанесения и герметичная одежда.
Рис. 3. Нанесение пенополиуретанового утеплителя на поверхность стен
По сравнению с пенополиуретановой изоляцией, большую популярность у как у простых потребителей, так и промышленности, завоевала пенополистирольная теплоизоляция (ППС) и различные её производные основным компонентом которых является полистиролл. К таким материалам относятся: различные виды пенопластов, полиэтиленов и других полистирольных материалов.
Одним из наиболее дешевых видов ППС изоляции являются пенопласты. Пенопласт на 98 процентов состоит из воздуха. Остальные 2 процента - полистирол, который получают из нефти. Еще в составе пенополистирола имеется небольшое количество модификаторов. В частности, это могут быть антипирены. Может быть произведен методом прессования или без него. Используется для теплоизоляции жилых и производственных помещений. Дешёвый и простой в монтаже материал, не требующий специальных инструментов или опыта монтажа. Достаточно долговечный (срок эксплуатации около 10 лет). Однако, при некачественном монтаже могут оставаться зазоры и пустоты, что повлечет за собой точки утечек теплоты и снижение срока эксплуатации. Также к достоинствам пенопласта можно отнести довольно низкую теплопроводность (около 0,038 Вт/(мтрад)) и малое водопоглащение, что позволяет применять его в местах с высокой влажностью. Главным недостатком пенопласта является горючесть. Пенопласт относится к классу горючести Г4 согласно ГОСТ 30244-94, более того, этот материал при горении выделяет отравляющие вещества, такие как бромоводород и циановодород, что не позволяет использовать его в местах с высоким риском возгорания или пожароопасности [6].
Следующим по популярности ППС изоляции является экструдированный пенополистиролл (ЭППС). В последнее время в нашей стране все активнее осваивается его производство. Современные отечественные ЭППС материалы полностью соответствуют мировым требованиям новейших строительных технологий и уже позволяют не только изменять технологии строительства, но и снижать затраты при эксплуатации зданий и сооружений. При его производстве используется метод экструзии (продавливание вязкого состава через формующие отверстия), при его использовании шарики полистирола, служащие исходным сырьем, плавятся, образуя однородную массу, смешанную при высоком давлении и температуре с введением вспенивающего компонента и последующим выдавливанием из экструдера. Затем она заливается в формы, где и происходит остывание. В результате получается мелкоячеистый материал однородной структуры, который полностью состоит из закрытых ячеек. Поэтому материал является плотным, практически водонепроницаемым, стойким к механическим нагрузкам. Все эти свойства позволяют продлить срок службы утепленных конструкций. По сравнению с пенопластом, экструдированный пенополистиролл имеет более плотную структуру и меньший объем, что позволяет потрать меньше материала при одинаковом объеме помещения при этом качество изоляции не падает. Недостатком же ЭППС изоляции также является горючесть (Г3), хотя при горении уже не выделяется столько вредных веществ. А также за счет более плотной структуры у данного материала плохая воздухопроницаемость.
Пенополиизоцианурат (РГЯ) - это теплоизоляционный материал нового поколения, который превосходит по своим техническим характеристикам традиционные теплоизоляционные материалы. Более 95% объема материала - это закрытые жесткие прочные ячейки, образованные в результате реакции полиола с изоцианатом и изоцианата с изоцианатом, заполненные газом. По своим прочностным характеристикам обходит большинство материалов на основе ППС. Ранее Р1Я изоляция применялась в военной промышленности и ракетостроении, а сегодня им утепляют фасады зданий, кровли, трубопроводы, а также используют при производстве сэндвич-панелей. Основные свойства материала: теплопроводность — 0,021 Вт/м-К, малая паро и влагопроницаемость (1% от объема), огнестойкость и срок службы от 30 и более лет в зависимости от условий эксплуатации. Пенополиизоцианурат выпускается в виде плит. При некачественном монтаже утеплителя могут образоваться зазоры и пустоты, что приводит к потере тепла. Уровень горючести пенополиизоцианурата варьируется от Г1 до Г3. Чем более огнестоек материал, тем выше его цена. На данный момент ЭППС изоляция пользуется большей популярностью, чем Р1Я.
Если в полиэтилен в процессе изготовления добавить пенообразующее вещество (один из видов углеводородов), то мы получим материал с многочисленными мелкими порами внутри. Он имеет хорошие пароизоляцион-ные свойства, а также отлично защищает от внешних шумов. Такая изоляция получила название вспененный полиэтилен. Большое распространение данная изоляция получила при утеплении трубопроводов как в промышленности, так и простых потребителей, поскольку данный материал обладает малым влагопоглощением и применяется в диапазоне температур от -40 до +100 °С.
К отдельному типу современных органических теплоизоляционных материалов можно отнести теплоизоляционные (энергосберегающие) краски, называемые также термокрасками и жидкой теплоизоляцией, которые представляют собой водно-акриловые или силиконовые смеси, наполненные керамическими микросферами или микросферами из других материалов (силиконовые, стеклянные и т.д.). Для повышения водостойкости и эластичности в акриловые термокраски добавляют бутадиен-стирольный латекс или силикон, для повышения звуко- и теплоизоляционных свойств в термокраски добавляют перлит, для увеличения прочности - стекловолокно или пеностекло, для повышения прочности и износостойкости - кварцевый песок, а в качестве белил используют оксиды титана и цинка. Термокраски отличаются водостойкостью, прочностью, химической стойкостью, биостойкостью, износостойкостью, хорошими тепло-, гидро- и пароизоляционными свойствами, удобством нанесения (вручную или напылением) на поверхности любой конфигурации при малой толщине покрытия. Недостатками термокрасок являются высокая стоимость и неэффективность при малой разнице температур между утепляемой поверхностью и окружающей средой. Энергосберегающие краски применяются преимущественно для технической теплоизоляции, но находят применение и в строительстве [3].
Замыкающим по доступности и популярности из органических теплоизоляционных материалов является «Пеноизол». Данный материал обладает низкой плотностью (обычно для строительных работ рекомендуется плотность не ниже 20 кг/м3) и невысокой теплопроводностью — 0,035 Вт/м-К, он противостоит огню, микроорганизмам, используется для звукоизоляции и теплоизоляции жилых и производственных зданий. «Пеноизол» эффективен в стеновых и кровельных панелях, при ремонте и устройстве холодильных установок, перегородок и швов в конструкциях из железобетона. Этот материал представляет собой пену и не увеличивается в объеме после нанесения, поэтому удобен в эксплуатации, но только если речь идет об утеплении больших площадей. Для его заливки необходим каркас, поэтому неспециалисту будет непросто монтировать пеноизол. Помимо пены для заливки, отечественные производители выпускают «Пеноизол» также в качестве панелей пенопласта.
Таблица 2
Сравнение характеристик теплоизоляционных материалов__
Тип материала/ Характеристика сравнения Область применения Коэффициент теплопроводности, Вт/(мК) Плотность (жесткость), кг/м3 Горючесть Стоимость за 1 м3, руб. Экологичность, экономичность, долговечность и другие отличительные характеристики
Минеральные (мин.вата, эковата) Наружное и внутреннее утепление, утепление трубопроводов 0,038-0,045 35-160 НГ 1500-3000 руб. Экологичность, долговечность (30-50 лет)
Стекловата Внутреннее утепление, утепление трубопроводов 0,037-0,046 13-85 Г1-Г4 1800-2000 руб. Экологичность, экономичность
Вспененный пенополистирол Утепление в слоистой кладке, внутри панелей 0,03-0,04 15-40 Г4 500-1200 руб. Экономичность, тепло-эффективность
Экструдированный пенополистирол Наружное утепление, утепление подземных частей 0,038-0,041 25-45 Г2-Г4 3500-4500 руб. Долговечность (30-40 лет), прочность
Пенополиуретан Наружное утепление, внутри панелей, утепление трубопроводов 0,03-0,04 30-200 Г2-Г4 1500-2000 руб. за 1 м2 изолированной поверхности слоя (без учета стоимости нанесения) Долговечность (50 лет), тепло-эффективность
Изоллат Утепление наружных конструкций и трубопроводов 0,005 400 НГ 1500-2000 руб. за 1 м2 изолированной поверхности слоя (без учета стоимости нанесения) Высокая адгезия к изолируемой поверхности, тонкослойный, экологичный
В данном случае отечественный пенопластовый аналог изготавливается основе карбамидоформальдегид-ной смолы (КФС) беспрессовым способом, без термической обработки. Первичное отвердевание происходит первые 15 минут, затем он выдерживается в форме 4-6 часов, разрезается на плиты необходимых размеров и сушится в естественных условиях в течение 2-3 суток. Коэффициент теплопроводности пеноизольного пенопласта составляет 0,03 -0,04 Вт/(м -К) при объемной плотности 10-25 кг/м3, прочность на сжатие при 10%-й линейной деформации — 0,005-0,035 МПа, сорбционное увлажнение — 15-18 мас. %, водопоглощение — 10-12%, паропроницаемость — 0,21-0,24 г/(м-час-Па) [6, (75-78)]. На сегодняшний день это один из экономичных и высокоэффективных теплоизоляционных материалов, производимых в России. Себестоимость его производства в 2-7 раз ниже многих известных материалов, он прост в изготовлении, технологичен в применении, пожаробезопасен и обладает прекрасными звуко-
изолирующими свойствами. «Пеноизол» прошел все необходимые испытания в аккредитованных Госстандартом, Госстроем и Пожарнадзором России испытательных лабораториях и рекомендован к применению как теплоизоляционный материал в любых видах зданий и сооружений [6].
Заключительная часть. Для сравнения характеристик основных видов утеплителей, сведем их показатели в таблицу 2 и сделаем выводы.
Современный рынок строительных теплоизоляционных материалов достаточно обширен. Данная таблица обобщает характеристики основных популярных изоляционных материалов, продающихся на Российском рынке. Каждый потребитель может сам выбрать конкретный тип материала для своих конкретных задач, однако без предварительного анализирования рынка сразу сделать выбор тяжело из-за большого обилия торговых марок и производителей. Самыми же популярными теплоизоляционными материалами по соотношению цена-качество-долговечность до сих пор остаются утеплители на минеральной основе, стекловата и другие утеплители органического происхождения т.к. они достаточно дешевы и в регионах с теплым климатом и теплых помещениях полностью удовлетворяют требованиям потребителей. Затем идут утеплители на основе ППС/ЭППС материалов хотя они и стоят дороже, однако их срок службы достаточно долговечен и окупаемость происходит быстро. Замыкают список утеплители на основе PIR и ППУ поскольку, не смотря на все свои высокие показатели по коэффициенту теплопроводности и долговечности, их цена на российском рынке остается высокой, и простые потребители покупают их довольно редко, однако они активно используются в промышленности, и стечением времени набирают все большую популярность.
Рынок утеплителей не заканчивается на материалах, приведенных в таблице 2. С каждым днём появляются все более и более новые материалы. Каждый материал хорош по-своему всё зависит от критериев, которые предъявляются к нему (доступность материала, условия монтажа, стоимость, скорость монтажа, снижение шума, биостойкость и т.д.). При этом следует максимально использовать качества и свойства теплоизоляционных материалов, учитывая их назначение. Только при таком подходе можно получить теплый и энергоэффективный дом, сократив при этом до минимума расходы на отопление, а в некоторых случая также и на электроэнергию.
Список литературы
1.Горелик П.И., Золотова Ю.С. Современные теплоизоляционные материалы и особенности их применения. Санкт-Петербург: ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2014. С. 94-98.
2.Щеглов С. Основы проектирования энергоэффективного здания. М.: ООО «ТехноНИКОЛЬ Строительные Системы», 2021. 114 с.
3.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.
4. Информационный ресурс Abok [Электронный ресурс] URL: https://www.abok.ru/for spec/articles.php?nid=203 (дата обращения: 20.11.2023).
5.Пенополиуретан [Электронный ресурс] URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Пенополиуретан (дата обращения: 20.11.2023).
6.Зарубина Л.П. Теплоизоляция зданий и сооружений. Материалы и технологии. 2-е изд. СПб.: БХВ-Петербург, 2012. 416 с.
7.Руднов В.С., Владимирова Е.В., Доманская И.К., Герасимова Е.С. Строительные материалы и изделия: учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2018. 203 с.
Абдулов Руфат Рефатович, специалист, старший оператор, [email protected], Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ
«ЭРА»,
Хайлов Кирилл Владимирович, специалист, старший оператор, Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»,
Исаев Максим Александрович, специалист, старший оператор, Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»
THE HEAT-INSULATING MATERIALS APPLIED IN MODERN ENERGY EFFICIENT CONSTRUCTION
R.R. Abdulov, K. V. Khaylov, M.A. Isaev
In article the review of modern heat-insulating materials, researches and innovations in the field and also their application in modern construction is considered. Also various classes of heat-insulating materials, such as environmentally friendly insulators, superheat insulators and the integrated control systems of heatlosses. Special attention is paid to their technical characteristics, cost and resistance to various climatic conditions.
Key words: energy efficiency, construction, heat-insulating materials, heater.
Abdulov RufatRefatovich, expert, senior operator, era [email protected], Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»,,
Haylov Kirill Vladimirovich, expert, senior operator, Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»,,
Isaev Maxim Aleksandrovich, expert, senior operator, Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»
42З
