Теплоизоляционные краски на основе микросфер

В настоящее воремя на рынке под разным названием появляются новые сверхтонкие энергосберегающие материалы, например «Thermal-Coat™», «THERMO-PROTECT», «Корунд», «Жидкий керамический кафель» и т.п. Это микроскопические стеклокерамические и силиконовые вакуумированные сферы, которые находятся во взвешенном состоянии в жидкой композиции, состоящей из синтетического каучука, акриловых полимеров и неорганических пигментов. Эта комбинация придает материалу легкость, гибкость, упругость и высокие характеристики адгезии к покрываемым поверхностям. Технология использует эффект "теплового зеркала", обусловленный термодинамическими процессами вакуумной среды. Материалы представляют собой состав белого или серого цвета, который после высыхания образует эластичное покрытие, имеющее, по данным рекламных проспектов фирм, коэффициент теплопроводности в пределах 0,001- 0,005 Вт/м°С. Энергосберегающие материалы нового поколения разработаны в Советском Союзе и США в рамках освоения космоса для защиты пилотируемых объектов от неравномерности тепловых изучений, воздействующих на корабль (нагрев со стороны солнца и охлаждение с теневой стороны) и работающих, на физических принципах, отличных от привыч­ных теплоизоляционных материалов (по мнению фирм, представляющих материал на строительном рынке). Благодаря изменению и удешевлению производства, данный материал стало возможным производить наряду с традиционной теплоизоляцией по конкурентоспособным рыночным ценам. Материал, по данным производителей, изначально обладает комплексом специфических свойств: уникальными теплофизическими свойствами, высокой экологичностью, очень низким тепловыделением при воздействии на него мощных тепловых потоков, крайне высокими диэлектрическими свойствами, устойчивостью к ультрафиолетовому облучению и к большинству агрессивных средств, высокой адгезией к твердым поверхностям, вандалоустойчивостью и ремонтнопригодностью. Материал не поддерживает горение. По данным представителей фирм, поставляющих материал на строительный рынок, наноструктурированная краска, наносимая на поверхность наружных стен с помощью специального оборудования (рис. 5.8) слоем 0,4-2 мм, решает проблему теплозащиты зданий и способна заменить традиционные системы теплозащиты, предусматривающие использование пенопласта или минеральной ваты толщиной до 25 см. На наш взгляд, в погоне за сенсацией происходит подмена научных подходов псевдонаучными, авантюристическими, вводящих в заблуждение обычных людей. Действительно, при подготовке полета американского космического челнока в начале 70-х перед инженерами NASA стояла задача разработки покрытий для обшивки корабля, способных выдержать большой перепад температур от -270°С при нахождении челнока в космосе до +2000°С при его старте и посадке, особенно при вхождении в плотные слои атмосферы. Такие покрытия были созданы на основе керамики и имели коэффициент теплопроводности в земных условиях порядка 0,1Вт/м°С. В космических условиях в безвоздушном пространстве, при отсутствии конвективного теплообмена между вакуумом и наружной поверхностью, теплообмен будет осуществляться исключительно посредством поглащения и излучения лучистой энергии. В этих условиях теплоизоляционные материалы совершенно иначе работают и, разумеется, коэффициент теплопроводености будет иметь совершенно другие значения, чем в земных условиях. Наши исследования по различным методикам показали следующие значения коэффициента теплопроводности покрытий на основе микросфер: 0,058-0,066 Вт/м°С (только микросферы в виде порошка); 0,039-0,093 Вт/м°С (покрытия на основе различных свяжующих с разным содержанием и видом микросфер). Размеры вакуумироанных микросфер, играющих роль микропор в слое краски толщиной 0,4- 0,8 мм, настолько ничтожны, что передача тепла осуществлятся, видимо, в большей степени через саму керамику и связующий материал. Покраска стен здания гидроизолирующими покрытиями играет определенную роль в повышении теплозащитных функций стены, в первую очередь, за счет предохранения ее от увлажнения, так как известно, что повышение влажности стен на 1% приводит к уменьшению термического сопротивления стены на 10-15%. Покраска стен после достижения ими стабильной влажности не только покрытиями на основе микросфер, но даже самыми обычными водонепроницаемыми составами позволяет значительно повысить эксплуатационные свойства ограждающих конструкций и получить значительный экономический эффект от снижения теплопотерь.

Рисунок 5.8 –Установки для нанесения покрытий на основе микросфер

5.9 Другие теплоизоляционные мате­риалы

Среди вспененных полимерных теплоизоляцион­ных материалов можно отметить пенополиэтилен (вспененный полиэтилен). К этой группе относятся следующие материалы: теплой, вилатерм, пенофлекс, стенофон, азуризол. Вспененный полиэтилен - упругий, эластичный, пористый и водонепроницаемый материал, химически стойкий и экологически безопасный. В сочетании с фольгой вспененный полиэтилен удобен для использования с целью повышения теплозащитных свойств ограждающих конструкций.

В Европейских странах в качестве теплоизоляционного материала широко применяется так называемый «бумажный пух» - переработанные отходы бумаги в виде мелких фрагментов, обработанные специальными составами против горения и гниения. Расфасованный в сухом виде в мешки «бумажный пух» с помощью сжатого воздуха закачивается по шлагу в пустотелые ограждающие конструкции (стены, перекрытия). Коэффициент теплопроводности бумажного утеплителя - 0,02 … 0,03 Вт/(м°С).

В целях сокращения энергопотребления в зимний период на создание нормируемых параметров микроклимата помещений при проектировании зданий следует предусматривать:

а) объемно-планировочные решения с учетом обеспечения наименьшей площади наружных ограждающих конструкций и минимально возможным соотношением периметра стен к площади здания;

б) расположение зданий на генеральном плане застройки с учетом розы ветров и требований по инсоляции помещений и озеленению территории;

в) применение конструкций окон с повышенными теплозащитными качествами, пониженной воздухопроницаемостью притворов и фальцев, а также с теплоотражающими пленками и покрытиями;

г) рекуперацию теплоты вентиляционных выбросов с использованием ее на подогрев приточного воздуха при наличии механической вентиляции;

д) применение поквартирного учета расхода тепловой энергии и более эффективных отопительных приборов и систем отопления с местным и пофасадным регулированием температурного режима;

е) рациональное применение эффектных теплоизоляционных материалов для повышения теплозащитных свойств наружных стен.

Рисунок 5.4 – Схема заливки пенобетона в ограждающие конструкции многоэтажных зданий: 1 – пеногенератор, 2 – пенобетоносмесительный бак, 3 - подающий шланг для закачки пенобетона в конструкцию, 4 – модифицированный пенобетон плотностью 500 кг/м³, 5 – наружное стеновое ограждение заливаемой конструкции (кирпичная кладка толщиной 120 мм из лицевого кирпича), 6 – монолитная несущая плита, 7 – запас цемента идобавок