АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ РЫНКА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В РОССИИ. ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВ

  ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОРГАНИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ

Строго говоря, разделение теплоизоляционных материалов на органические и неорганические весьма условно. Между тем, для удобства изложения сути вопроса о производстве и применении теплоизоляционных материалов такое разделение представляется уместным, поскольку в большинстве случаев именно от того, какова основа теплоизоляционного материала, зависят его свойства, а следовательно, и области его применения.

Пенопласты представляют вторую основную группу теплоизоляционных материалов. Сюда относят пенополистирол, пенополиуретаны, пенополиизоционаты, фенолформальдегидные и карбамидформальдегидные пенопласты.

По сравнению с волокнистыми утеплителями пенопласты применяются в значительно меньших объемах. Однако в последние годы в связи с изменением требований к термическому сопротивлению ограждающих конструкций, объем производства пенопластов значительно возрос и продолжает расти.

Это в первую очередь обусловлено значительно меньшими в сравнении с другими утеплителями удельными капитальными затратами на организацию их производства. Очевидно, в ближайшие годы эта тенденция сохранится. Об этом свидетельствуют также многочисленные технические решения теплоэффективных наружных стен жилых зданий, выполненных с применением пенопластов.

Наиболее широко применяемым в отечественном строительстве пенопластом является пенополистирол. Освоено производство экструдированного пенополистирола на отечественном оборудовании. Мощность производства 54 тыс. м3 в год на трех линиях. Этот материал обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционным, получаемым из полистирольного бисера прогревом его паром в замкнутом объеме. Это прежде всего закрытая пористость и, вследствие этого, минимальное водопоглощение, повышенная прочность. Долговечность экструдированного пенополистирола превышает 50 лет. Такой материал все больше вытесняет блочный пенополистирол в Западной Европе, США и Канаде. Очевидно, и в нашей стране этот материал имеет большое будущее.

Жесткий заливочный пенополиуретан производится в России главным образом для изоляции труб тепловых сетей. Кроме заливочных пенополиуретанов заводского изготовления достаточно широко применяются напыляемые композиции. С их помощью производят теплоизоляцию резервуаров нефтепродуктов и сжиженных газов, утепляют промышленные холодильники и строительные ограждающие конструкции зданий.

В современных условиях как существующие, так и перспективные нормы можно обеспечить, используя утеплители на органической основе. Так, в трехслойных панелях существующего парка форм наилучшие результаты по сопротивлению теплопередаче получают, используя пенополистирол (2,07-3,9 м2 °С/Вт), фенольно-резольный пенопласт (2,03-3,85 м2 °С/ Вт), плиты из минеральной ваты (2,29-3,2 м2 °С/Вт).

Для возведения стен и покрытий одноэтажных производственных зданий применяют панели унифицированные бескаркасные двухслойные. Панели изготавливаются непрерывным способом, включающим формование металлической глубоко гофрированной облицовки и вспенивание композиционной новолачной смолы в этой облицовке.

В течение последних лет на рынке России появился новый полимерный утеплитель для строительства - карбамидный пенопласт, получивший торговое название пеноизол. Разработчиком материала и оборудования для его производства является подмосковный Научно-технический центр «МЕТТЭМ» (г. Балашиха). Пеноизол представляет собой материал, изготовленный беспрессовым способом и без термической обработки из пенообразующего состава, включающего полимерную смолу, пенообразователь, воду и специальные модификаторы. Сырьем для производства пеноизола служат дешевые и недефицитные российские компоненты. Хорошие теплофизические характеристики материала, возможность приобретения у разработчика комплекта оборудования по его производству способствовали достаточно быстрому распространению пеноизола в стране.

В последнее десятилетие за рубежом получило развитие производство мягких утеплителей для тепловой изоляции труб инженерных коммуникаций жилых и производственных зданий из поризованного искусственного каучука, вспененного полиэтилена. Изоляция такого типа очень технологична, химически и водостойка. Однако отсутствие в стране собственного ее производства не позволяет на современном уровне решать проблему изоляции трубопроводов горячей и холодной воды внутри зданий.

Повышенный спрос на эффективные утеплители для строительства вызвал всплеск активности разработчиков и производителей теплоизоляционных материалов.

Ряд разработок при соответствующем доведении могут найти своего потребителя. К таким материалам на органической основе можно отнести юнипор, геокар. Геокар - теплоизоляционный материал, в котором древесные опилки связаны мелкодиспергированным торфом. Этот материал, несмотря на то, что он безусловно горюч, обладает рядом достоинств, особенно в сельском строительстве: простота технологии, доступность исходных материалов, экологическая чистота и дешевизна.

При хороших теплотехнических показателях удельные капитальные затраты на строительство мощностей по производству пенопластов меньше, чем для других теплоизоляционных материалов. Меньшей получается и стоимость одного кубического метра пенопластов по сравнению с неорганической теплоизоляцией.

Необходимостью удовлетворения потребностей строительства и объясняется в наше кризисное время увлечение пенопластами. Вместе с тем, если учитывать пожаробезопасность зданий, их долговечность, стабильность теплотехнических и физических свойств во всем периоде их эксплуатации, приоритет должен быть отдан неорганическим утеплителям.

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ

Утеплители на неорганической основе, а к ним безусловно относятся и рассмотренные выше волокнистые теплоизоляционные материалы из минерального и стекловолокна, являются доминирующими в решении вопросов теплозащиты зданий и оборудования. Это объясняется их экологической чистотой, пожаробезопасностью и долговечностью.

Наибольшее распространение в строительстве получили теплоизоляционные бетоны, как газонаполненные (пенобетон, ячеистый бетон, газобетон), так и на основе легких заполнителей (керамзитобетон, перлитобетон, полистиролбетон и т.п.).

Наиболее активно в настоящее время развиваются газонаполненные бетоны (термоблоки). Производство ячеистых бетонов организовано практически во всех регионах России. Этому способствует простота технологии, доступность сырьевых материалов, хорошие теплоизоляционные свойства. В настоящее время действует около 40 заводов, цехов и установок, более 20 строятся или расширяются.

В последние годы развивается строительство малоэтажного жилья из монолитного пенобетона, или из крупных элементов, изготавливаемых на месте. В связи с ростом в последние годы стоимости энергии увеличивается удельный вес безавтоклавных ячеистых бетонов - пенобетонов.

Неопор-бетон - легкий ячеистый бетон, полученный в результате твердения раствора, состоящего из цемента, песка, воды и пены, образованной с использованием протеинового пеноконцентрата. Заданная плотность бетона достигается изменением соотношения компонентов.

Построены тысячи домов и сооружений, в которых неопор-бетон использовали для утепления крыш (средняя плотность бетона 80-400 кг/м3), для заполнения пустотных пространств (выработанные шахты, канализационные системы и др., плотность 600-1000 кг/м3). Для изготовления стеновых блоков, плит и панелей (плотность 700-1400 кг/м3). Есть опыт применения неопор-бетона на ДСК и заводах ЖБИ России.

При достаточно интенсивном развитии строительства из пенобетона, из пенополистиролбетона в стране назначителен выпуск теплых кладочных растворов и сухих смесей. Вместе с тем, за рубежом для улучшения теплотехнических характеристик зданий, строящихся из таких материалов, выпускают и используют кладочные растворы на вспученном перлите. Плотность такого раствора в шве составляет 500-600 кг/м3. Это позволяет ликвидировать мостики холода в кладке. Производство такого материала не сложно организовать на заводах, производящих вспученный перлит, либо на заводах сухих смесей.

Проведены исследования и получены положительные результаты по композиционному материалу - пенополистиролбетону, получившему условное название диппбетон. Он представляет собой композицию, состоящую из пенобетона, образующего непрерывный каркас, и гранул пенополистирола, заполняющих заданный объем в каркасе. Плотность диппбетона может изменяться от 300 до 900 кг/м3. Прочность при сжатии при этом изменяется соответственно от 10 до 50 кг/см2. Коэффициент теплопроводности - от 0,065 до 0,15 Вт/(мК). В зависимости от содержания гранул пенополистирола диппбетон может быть отнесен к негорючим, или слабогорючим материалам. Изготовление этого материала не требует большого парка форм, поскольку распалубку можно производить через 20-30 минут после формования.

Рассматривая вопрос производства и применения теплоизоляционных материалов в строительстве, нельзя не остановиться на проблеме легких бетонов. Сегодня производство однослойных стеновых ограждений базируется большей частью на применении такого легкого заполнителя, как керамзит. Панели получаются тяжелыми, с низкими показателями по теплозащите. Это в большой степени связано с тем, что в качестве мелкого заполнителя используется тяжелый керамзитовый песок, либо просто кварцевый песок.

Между тем в стране имеется опыт использования в таких бетонах легких перлитовых песков, что позволяет снизить их плотность до 600-800 кг/м3. Такой опыт имеется в ЦНИЭПЖилища.

Улучшить теплотехнические характеристики строящихся и эксплуатируемых зданий можно, применив теплые штукатурки. В нашей стране мало внимания уделяется этому эффективному материалу. Штукатурка может быть нанесена как на наружную, так и на внутреннюю поверхность зданий. В состав входят теплоизоляционный наполнитель, связующее и добавки. Помимо перлита в качестве наполнителя могут быть использованы гранулы пенополистирола, пеностекла и т.д., однако, на наш взгляд, приоритет должен быть отдан неорганическим материалам. Связующее - цемент, гипс. При толщине слоя 4-6 см сопротивление теплопередаче кирпичных стен может быть увеличено в 1,5-2 раза. Хорошо сочетаются перлитовые штукатурки с ячеистым бетоном, пенобетоном и другими материалами, особенно в тех случаях, где необходимо обеспечить необходимую газопроницаемость. Производство таких смесей может быть организовано на любом заводе сухих смесей. Около пятидесяти лет назад в промышленных условиях был получен первый кубический метр вспученного перлита. С тех пор мировой объем выпуска этого материала достиг 20 млн. м3 в год. В мире за год перерабатывается около 2 млн. тонн перлитовых пород. На протяжении многих лет в мире отмечается рост производства вспученного перлита.

Наиболее крупным производителем вспученного перлита и продукции из него являются США, где производится около 7 млн. м3 год этого продукта. Анализ структуры потребления вспученного перлита в США показывает, что основная его часть (70%) используется в строительстве.

На наш взгляд, вспученный перлит далеко не исчерпал себя и в строительстве. В нашей стране, к сожалению, вспученный перлит в штукатурках и кладочных растворах применяется мало. Не используется вспученный перлит при изоляции стен, полов, кровли. Между тем, известно, что в мире этот неорганический био- и влагостойкий материал широко используется для этих целей.

Ряд заводов страны продолжает выпускать вспученный вермикулит и изделия на его основе. Часто, когда вспученный вермикулит используют в тех же условиях и в тех же композициях, что и вспученный перлит, первый не выдерживает конкуренции в силу дороговизны сырья. Вместе с тем, в ряде направлений использования вермикулиту нет равных. Мировой опыт, отечественная практика показывают, что наиболее эффективно применение вермикулита в огнезащите, производстве огнеупоров. Уникальные ионообменные характеристики при высокой развитой поверхности более рационально использовать в гидропонике, химической промышленности, атомной энергетике. Изменение норм теплопотерь через ограждающие конструкции зданий возродило интерес исследователей и производственников к теплому кирпичу. В связи с этим в стране наблюдается определенный рост производства диатомового кирпича.

ТЕПЛОЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫЕ И ТЕПЛООГНЕЗАЩИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Многие теплоизоляционные материалы имеют двойное, тройное назначение и используются для звукопоглощения и в огнезащите. В связи с этим при разработке новых теплоизоляционных материалов следует по возможности больше внимания уделять этим направлениям применения утеплителей.

В настоящее время в изоляционных конструкциях применяются различные виды защитных покрытий. Это листовые покрытия из оцинкованной стали, алюминиевых сплавов, рулонные и листовые стеклопластики, фольгированные и дублированные материалы, стеклоцемент и др.

Применение того или иного вида защитного покрытия определяется условиями эксплуатации утеплителя. В обычных условиях наибольшей долговечностью (10-12 лет) характеризуются металлические защитные покрытия из оцинкованной стали и алюминиевых сплавов. Однако на промышленных предприятиях при воздействии химически агрессивных сред срок службы металлических защитных покрытий часто не превышает 2-3 лет. В этих условиях более долговечными являются покрытия на основе полимерных материалов. Однако надо иметь в виду, что применение даже наиболее эффективных теплоизоляционных материалов не решает проблему долговечности, если работы выполняют неспециализированные организации, если качество работ не отвечает современным требованиям.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Обоснованная техническая и экономическая концепция развития производства и применения теплоизоляционных материалов способна оказать большое влияние на всю структуру строительного производства. Массовое применение теплоизоляционных материалов в гражданском, сельском и промышленном строительстве резко сокращает потребность в традиционных строительных материалах, сокращает грузопотоки, энергозатраты на строительно-монтажные операции.

Так, один кубический метр минераловатного утеплителя в конструкции стены равноценен по теплоизолирующим свойствам 3000 шт. глиняного кирпича.

На организацию производства равного по теплозащитным свойствам кирпича удельные капвложения в 7 раз больше, чем для утеплителя, а масса готовой продукции больше в 20 раз.

В пересчете на условное топливо для производства 1 м3 минераловатных изделий требуется 50 кг условного топлива, для производства 1 т цемента - 250 кг, 1 м3 керамзита - 150 кг, для 3000 шт. кирпича - 1000 кг.

Мировой 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.

Организация производства достаточного количества теплоизоляционных материалов для всех видов гражданского и промышленного строительства может в значительной степени снизить объем инвестиций в развитие производства строительных материалов, строительство и развитие топливно-энергетической базы.

Доказано, что 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.

Экономический анализ работы отечественных и зарубежных фирм, производящих теплоизоляционные материалы, показывает, что такое производство является прибыльным бизнесом. Инвестиции на строительство объекта или установки по производству эффективного утеплителя окупаются через 1,5-2,5 года.

Анализ роста цен на теплоизоляционную продукцию показывает, что ее стоимость за последнее десятилетие увеличилась в 10-12 раз, в то время как стоимость оборудования и капвложения в организацию этого производства выросла в 3-4 раза.

Материал предоставлен Союзом предприятий строительной индустрии Свердловской области