Как утеплить коммуникации под свайным фундаментом: Как утеплить сантехнические коммуникации дома на сваях

Содержание

нужно ли, как закрыть, отделка

Содержание

Зачем утеплять
Виды утеплителей
Пена полиуретановая
Пеноплекс
Стекло вспененное
Вата минерализованная
Пенофол
Природный утеплитель
Различные варианты утепления
Сооружаем фальш-цоколь
Устройство утепления с уличной стороны
Внутреннее утепление
Утепление пола
Заключение

До того, как провести утепление свайного фундамента, следует изучить технологические особенности работ и выбрать подходящий материал. Считается, что цокольная часть одновременно выполняет несколько функций – декоративную, защитную и теплоизоляционную. Последний пункт имеет важное значение, поэтому утепление свайно-винтового фундамента создает несколько преимуществ. Уменьшается теплоизоляционный слой перекрытия, полезная высота первого этажа не уменьшается, хотя конструкционный пирог увеличивает свои размеры. Кроме того, утепление винтового фундамента минимизирует последствия пучений грунта в зимний сезон.

Зачем утеплять

Подробней рассмотрим, для чего выполняется утепление фундамента деревянного дома.

Многие спросят – в чем заключается смысл утепления фундамента на винтовых сваях? Погружен он глубоко в почву, ниже точки промерзания грунта, и сезонные пучения ему нисколько не угрожают. Если вся конструкция подвергалась качественной обработке об образования коррозии, то особых причин для волнения нет.

К сожалению, имеются некоторые участки, особо уязвимые:

при заливке железобетонного ростверка, находящегося в любом положении по отношению к уровню поверхности земли, конструкция сильно аккумулирует холод. Массивная ростверковая основа начнет «вытягивать» тепло через стены, создавая большие тепловые потери и увеличивая расходы на обогрев помещений;
когда стены возведены по ростверку из металла или древесины, то под объектом остается свободное пространство, продуваемое ветрами. В зимний сезон это влечет выхолаживание первого этажа и нижних участков несущих стен. Можно устроить многослойное утепление, но лучше исключить тепловые потери, полностью закрыв оставшиеся просветы утеплителем;
если в доме имеются водопровод и канализация, то все коммуникации пройдут через подпольное пространство. За счет утепления свайного фундамента деревянного дома вы повысите уровень защищенности труб от перемерзаний и повреждений механического характера;

если рассматривать эстетическую сторону вопроса, то дом получит значительное преимущество, когда цоколь будет утеплен и отделан красивым материалом. Кроме этого, перекрыв свободное пространство, вы избавите себя от необходимости наводить там порядок;
максимальная защищенность дома достигается обустройством отмостки по его периметру.

Если вы убедились, что необходимо выполнять утепление снаружи, предлагаем разобраться, как утеплить свайно-винтовой фундамент различными материалами.

Собственно говоря, утепление цоколя винтового, свайного или свайно-винтового фундамента в этом случае практически совпадает с аналогичными задачами, выполняемыми на монолитной фундаментной ленте – понижать тепловые потери и защищать железобетонные элементы от температурных перепадов.

Виды утеплителей

Итак, чем лучше всего утеплить фундамент? Предлагаем список материалов. С помощью которых можно выполнить надежное утепление фундамента дома на винтовых сваях.

Напомним, что в выборе материала следует учесть неблагоприятные условия и открытое место, потому что не всякий утеплитель способен выдержать нагрузочные воздействия и удерживать тепло.

Пена полиуретановая

Укладка выполняется плотным слоем, равномерно распределяясь по фундаментному периметру. По теплоизоляционным свойствам материал превосходит остальные современные утеплители, сохраняет тепловую энергию за счет формирующихся ячеек, наполненных воздухом.

Обладает прекрасной адгезией, что позволяет накладывать материал на различные поверхности, не взирая на их конфигурации и конструкционные особенности. Материал легкий, дополнительной нагрузки для свай фундаментной основы не создает.

В качестве недостатка такого способа утепления отмечают необходимость приобретения или аренды специального оборудования.

Пеноплекс

С помощью такого материала вы быстро и надежно укроете цокольную часть и подпольное пространство от холодного ветра. Кроме утепляющей функции, пеноплекс защищает от воздействия влаги и проникновения грунтовых вод. Легкий материал не создает дополнительной нагрузки для фундамента, выдерживает температурные колебания в диапазоне от минус пятидесяти градусов до шестидесяти тепла, на основании чего его применяют во всех регионах. Кроме того, застройщики отмечают приемлемую стоимость такого утеплительного материала.

Стекло вспененное

Этот вариант утепления дома на свайном фундаменте отличается своими достоинствами и недостатками, определяемыми техническими особенностями утеплительного материала. Основное преимущество – продолжительный эксплуатационный период. Если монтажные работы выполнены в соответствии с технологиями, то утеплительный слой прослужит до ста лет, при этом надежно защищая от воздействия влажной среды. Подобное качество надежно сохраняет металлические конструкции от образования коррозии.

Материал не горюч, температура его плавления составляет тысячу градусов, что дополнительно обеспечивает противопожарную защиту.

В качестве отрицательных моментов отмечаются высокая стоимость материала и сложности, связанные с проведением монтажных работ, так как крепление хрупких блоков придется выполнять дюбелями.

Вата минерализованная

Специальных навыков в работе с таким материалом не требуется. Вата обладает легким весом, прекрасно удерживает тепло. Но для комфортного проживания вата не способна защитить от влаги, поэтому по слою утепления потребуется выполнить отделку гидроизоляционным материалом, что влечет за собой дополнительные финансовые расходы. Кроме того, срок эксплуатации минеральной ваты небольшой, материал способен подвергаться деформированию.

Пенофол

Этот рулонный материал удачно совместил в себе технические характеристики по теплоизоляции и стоимость. Изготавливается он из алюминиевой фольги, покрывает значительные площади, укладывается на различные поверхности. Обладает способностью гасить посторонние шумы, защищает от проникновения влаги.

Утеплитель устойчив к температурным перепадам, удобен в монтаже, обладает легким весом. Правда, по фольгированной поверхности на нанесется краска или шпаклевочный раствор.

Природный утеплитель

К данной группе относятся пакля, древесные опилки, фанера – экологически чистые и воздухонепроницаемые материалы. К сожалению, они не смогут надежно защитить дом от тепловых потерь, при этом создадут благоприятные условия для проживания грызунов.

Выбирая материал для утепления, принимайте во внимание способ выполнения работ – внутренний, наружный либо всесторонний. Помните, что в защите нуждается ростверк, а сваи утеплению не подвергаются.

Различные варианты утепления

Подробней рассмотрим технологию утепления. Для ее выполнения имеется три варианта:

с улицы;
изнутри свободного пространства;
утепление пола.

Чтобы получить максимальный эффект, строители рекомендуют применять весь комплекс мероприятий.

Сооружаем фальш-цоколь

Этот рабочий этап выполняется в любом из случаев. Простенок может быть из легкого кирпича или из деревянных панелей. Первый вариант более сложный в исполнении, но гарантирует надежность и долговечность конструкции.

Если фундамент из винтовых свай, то под кирпичный цоколь придется заливать фундаментную ленту.

Для возведения кирпичной кладки необходимо:

по всему периметру выкопать траншею, глубиной до двадцати пяти сантиметров. Ширина определяется по размеру кирпича, закладывается небольшой запас. Траншея армируется металлическими прутьями и бетонируется;
как только бетонный фундамент полностью застынет, приступаем к возведению кладки из кирпичного камня. Выполняется она участками по одному – два метра, чтобы было удобней выполнять утепление изнутри.

Для устройства фальш-цоколя рекомендуется использовать керамический кирпичный материал, который противостоит влаге лучше, чем силикатный аналог.

Забирка деревянными панелями устраивается быстрее. По винтовым сваям с помощью сварочного агрегата или болтовых соединений фиксируются металлические направляющие. Число профилей определяется с учетом высоты надземной части свайных столбов. Для ускорения монтажа по направляющим крепят вертикальные рейки, по которым монтируют сайдинг, профнастил, ЦСП или декоративные панели. Вдоль поверхности земли устраивается демпферный зазор, который закрывается декоративным материалом.

Как закрыть и утеплить пространство под домом, нам известно. Но помните, что цоколь в обязательном порядке должен иметь отверстия для вентилирования.

Устройство утепления с уличной стороны

Как утеплить винтовой фундамент в этом случае? Для этого следует использовать пенополистирол либо пеноплекс.

Рабочий процесс выглядит следующим образом:

если простенки выполнены из кирпича, необходимо на кладке устранить все трещины. Утеплитель фиксируется на клеевой раствор, стыковочные участки заполняются монтажной пеной. По утеплительному слою натягивается полимерная сеточка, финишную отделку выполняют кафельной плиткой или иным материалом;
каркас фальш-цоколя утепляется другим способом. Пеноплекс в этом случае крепится по листам ЦСП, после чего можно без штукатурного слоя проводить чистовую отделку сайдингом или облицовочным панельным материалом.

Внутреннее утепление

Многих интересует, нужно ли утеплять свайный фундамент таким образом?

Укладывать утеплитель на внутренние стенки удобней перед тем, как будут смонтированы основные элементы конструкции. Крепление материала выполняется аналогично, как для уличной отделки.

Чистовую отделку слоя можно не выполнять, следует только защитить материал от воздействия грызунов, натянув по его поверхности металлическую сеточку.

Утепление пола

Разберемся, как утеплить своими руками этот элемент дома. Дело в том, что утепление пола на свайном фундаменте может выполняться не только изнутри, но и снаружи.

С улицы укладывают пароизоляционный слой, монтируют пенополистирольные листы, обшивают их досками.

Если проводится внутреннее утепление, то под лаги настилается гидроизоляционный пленочный материал, закладывается утеплитель. Прежде, чем устроить черновой пол, укладывается пароизоляционная прослойка, чтобы в полу не накапливалась влага.

Заключение

Зная, как утеплить свайный фундамент, вы самостоятельно сможете защитить находящиеся под ним коммуникации от промерзания. Кроме того, пользуясь такими технологиями, можно своими руками утеплить пол под баней, установленной на свайном фундаменте.

Канализация в доме на сваях: особенности установки системы

Строительная технология возведения каркасных домов из СИП (структурных изолированных панелей) предусматривает использование свайных фундаментов – винтовых, железобетонных, пр. Самостоятельное строительство канализации в доме на сваях без определенных навыков, инструментов и техники — невозможно. Устройство иных коммуникаций имеет свои особенностями.

При производстве внутренних работ – установке унитаза и умывальников – необходимо обеспечить условия повышенной прочности при их закреплении. Все этапы работ по внутренней разводке и устройству внешней трассы выполняют согласно актуальным нормативам СНиП.

Какие правила необходимо учитывать при монтаже канализации

За городом, вдали от централизованной канализационной сети обязательно потребуется установка септика, обеспечивающего очистку хозяйственно-бытовых стоков и их сброс на поля фильтрации. Лучшие решение для дач и загородных домов Подмосковья и Московской области – установка септиков КЛЕН.

Монтаж внутренней канализационной разводки

Выполнение требований по монтажу внутренней части канализации обеспечит:

Соблюдение требуемого угла наклона каждого элемента трубной разводки;
Прочное соединение частей трубопровода;
Надежное крепление труб к строительным конструкциям с обеспечением неподвижности;
Исключение деформации трубопровода: провисания, изгиба и пр.

Отдельные требования предъявляются к вертикальному стояку, который является основным служебным элементом внутренней части канализации. Он обеспечивает приток воздуха в зону сброса фекалий и его оголовок должен быть на 0,5 метра выше конька крыши. В пространстве чердака его обязательно нужно изолировать. В современных домах используют специальный атмосферный клапан, что особенно актуально при возведении многоэтажных корпусных строений.

Монтаж канализации в доме на сваях должен производиться согласно схемы привязки каждой трубы и расположения трассы на участке. Документация разрабатывается специалистами в ходе проектирования, идеальное решение – привлечение инженеров компании-производителя септика. Проектировщики нашей организации ООО «АСК» — изготовителя септиков КЛЕН, лучше иных знают все тонкости монтажа и выполнят для заказчика профессиональный проект.

Какие требования предъявляются к монтажу наружной канализации дома на сваях

Правильно проложенная канализационная трасса обеспечит не только долговечность эксплуатации, но и не ухудшит внешний вид строения на сваях. Эстетичность достигается достаточно легко при наличии ленточного или плиточного фундамента. А для достижения аккуратного внешнего вида дома на свайном фундаменте лучше прислушаться к таким предостережениям:

Нельзя приобретать септик Клен, трубы и фурнитуру у разных производителей, т. к. такие материалы гарантированно не смогут быть соединены с требуемой плотностью. Сооружение и комплектующие рекомендуется купить у компании-производителя;
Для уплотнений лучше использовать герметик. Подмотки, цемент и иные уплотнения не обеспечат непроницаемость соединений.

Строительство канализации в каркасном доме на сваях имеет свои особенности, для такого варианта необходимо производить утепление труб во избежание замерзания сточной жидкости при отрицательных температурах.

Рекомендованы некоторые методики, которые защитят трубы:

Использование теплоизоляционных материалов;
Общее утепление цоколя по контуру здания.
Применение специальных чехлов-утеплителей.

Внешнюю отводную трубу, соединяющую внутреннюю канализацию дома на винтовых сваях или ином свайном фундаменте с септиком прокладывают в траншее.

Особенности монтажа автономной канализации в строении на сваях

Проект строительства жилья, прокладки канализации в СИП-доме на сваях зачастую разрабатываются одновременно. Но бывают и исключения. Монтаж автономной канализации в уже построенном здании – затруднен, но без этой коммуникации жить в здании без удобств невозможно.

Монтаж канализации в доме на винтовых сваях производят с использованием труб диаметрами от 50 до 110 мм. От этого параметра будет зависеть и уклон для стока загрязненной жидкости. Так, для трубы сечением 50 мм оптимальный уклон на каждый погонный метр составляет 30 мм, для трубы Д=110 мм – 20 мм на 1 метр.

Для предотвращения засора трассы от мусора на некоторых небольших участках (L≤1 м) допускается превышение уклона. Такая необходимость объясняется тем, что при малом уклоне и движении самотеком твердые частицы не будут смыты с поверхности труб и она засорится. Если сделать уклон больше на длинном промежутке – жидкость не успеет смыть мусор.

Бывает, что на участке уже построен дом на сваях, как сделать канализацию многие застройщики не знают и допускают ошибки при самостоятельном строительстве. Чтобы сооружение не переделывать с потерей средств и времени – лучше заказать септик Клен, услуги проектирования и монтажа в нашей организации.

для чего и как выполняется, какой выбрать, технические характеристики, различные варианты изоляции, монтаж утеплителя на каркас, полезные советы

Особенностью свайных фундаментов является способность обеспечивать надежную и прочную опору для постройки в самых проблемных и сложных условиях.

Благодаря системе свай основание базируется не на поверхностных неустойчивых напластованиях, нередко переувлажненных или подверженных периодическим притокам почвенных вод, а на плотных слоях глубокого залегания.

Достигается высокая механическая прочность опоры, независимость от уровня залегания грунтовых вод.

Недостатком конструкций подобного типа является невозможность утепления подземной части основания, в частности — свай.

Это создает благоприятные условия для образования конденсата на внешних участках, что способствует разрушению и коррозии материалов.

Рассмотрим доступные варианты решения этой проблемы.

Нужно ли утеплять свайный фундамент?

Утепление строительных конструкций производится с единственной целью — прекратить образование конденсата. Бытующее среди большинства людей мнение о том, что дома утепляют ради снижения теплопотерь — ошибочно.

Основная проблема заключается в намокании стен, перекрытий, гниении деревянных деталей, коррозия металлических элементов. Процесс не обходит стороной и бетон — он пропитывается водой, в результате чего образуется грибок или плесень.

Рано или поздно влага замерзает и, расширяясь, «взрывает» бетонные конструкции изнутри, что опасно для состояния всей постройки.

Поэтому говорить о пользе или целесообразности утепления бессмысленно — это абсолютно необходимая процедура, позволяющая нормализовать микроклимат внутри помещений, исключить разрушение материалов, продлить срок службы постройки.
Однако, нередко встречаются ситуации, когда вместо утепления надо установить отсечку, прекращающую контакт фундамента с теплым внутренним воздухом.
Поэтому, перед принятием решения об установке теплоизолятора, следует тщательно проанализировать физическую суть текущих процессов и определить, насколько эффективно в данном случае утепление, или требуются другие действия.

Методы утепления

Всего существует два метода утепления:

Цоколя

Суть метода заключается в монтаже фальшивого цоколя, преграждающего возможность проникновения наружного воздуха в зазор между грунтом и ростверком.

Возможны два варианта:

Качественно утепляется сам цоколь, внутренняя атмосфера и пространство подпола дома сообщаются, вследствие чего в последнем держится достаточно высокая температура. Такой способ подходит для владельцев домов на металлических (винтовых) сваях и при наличии технического подполья с вводом коммуникаций. Возникает возможность периодического обслуживания металлических частей фундамента, арматуры ввода коммуникаций, исчезает опасность перемерзания трубопроводов.
Производится сплошная засыпка пространства подпола теплоизолятором. Обычно используется керамзит, который не гниет и не поддается внешним воздействиям. Единственная проблема материала — при намокании он очень долго сохнет, поэтому необходимо обеспечить надежную гидроизоляцию цоколя. Этот вариант хорош для железобетонных (забивных или буронабивных) оснований, не нуждающихся в регулярном обслуживании. Сплошная засыпка позволяет получить большую экономию на отоплении и исключает намокание перекрытия первого этажа.

Перекрытия (пола)

Утепление пола выполняют в случаях, когда необходимости в повышении температуры подпола не имеется. Отсутствуют открытые трубопроводы с водой, отопительные магистрали и прочие узлы, требовательные к температуре эксплуатации.

В таких случаях монтаж фальшивого цоколя выполняется только в декоративных целях и как преграда для осадков и снега. Создается герметичная отсечка от внутреннего воздуха, между ней и черновым полом образуют промежуток, заполненный теплоизолятором.

Как вариант, укладывается слой утеплителя, после чего заливается стяжка с системой теплого пола. В результате обеспечивается эффективное теплосбережение перекрытия и полное отсутствие конденсата в подполе.

При необходимости остается возможность периодически проникать в него и обслуживать металлические детали (наносить антикоррозийное покрытие).

В качестве теплоизоляторов можно использовать все распространенные материалы, но, учитывая специфику, следует отказаться от применения влагопроницаемых видов (минвата, эковата и т.п.).

Наиболее удачным выбором станут:

Пенопласт. Правильное наименование материала — гранулированный пенополистирол. Он является лидером среди теплоизоляторов из-за самой низкой цены. Это легкий материал, выпускаемый в форме плит различной толщины. Практически не взаимодействует с водой, не гниет, отлично удерживает тепло, легко режется и обрабатывается. Гранулы пенопласта содержат углекислый газ, поэтому он не поддерживает горение.

Пеноплекс. Этот материал называется экструдированный пенополистирол. Он ближайший родственник пенопласта, но изготовлен по другой технологии и представляет собой сплошной массив застывшей пены, а не склеенные отдельные гранулы. По всем показателям он несколько превосходит пенопласт, но имеет более высокую цену, поэтому спрос на него немного ниже.
Жидкий пенополиуретан. Материал, позволяющий утеплять сложные, криволинейные и сильно фрагментированные поверхности. Наносится методом напыления,для чего требуется специальное оборудование. В результате появляется герметичный слой утеплителя, абсолютно устойчивого к воздействию воды или биологическим проявлениям, мало реагирующего на перемену температур. Единственным ограничивающим фактором является относительно высокая цена и потребность в использовании специальной техники.

Технология утепления своими руками

Для утепления свайного фундамента необходимо выполнить ряд процедур, которые следует рассмотреть отдельно:

Строительство цоколя

Обычно фальшивый цоколь (или, как его принято называть, забирка) представляет собой полосу из листовых материалов, установленных на обрешетку из брусков.
Для качественного утепления такой вариант не подходит, поскольку необходимо обеспечить не только несущую конструкцию для теплоизолятора, но и образовать прочную и надежную отсечку для воды.
Поэтому необходимо прежде всего построить кирпичный цоколь и качественную отмостку, оборудованные терморазрывной полосой.
Такой подход позволит полностью исключить намокание грунта на участке свайного поля и создаст условия для полноценного функционирования теплоизолятора.

Утепление декоративными панелями

Декоративные панели представляют собой листы цокольного сайдинга, наклеенного на листы теплоизолятора (чаще всего, пеноплекс). Монтаж таких панелей позволяет совместить декоративную отделку и утепление в одну процедуру, что заметно экономит время.

При этом, расходы на приобретение панелей заметно превышают стоимость приобретения обычных теплоизоляторов, а качество утепления не самое лучшее. Вариант можно использовать в регионах с относительно мягкими зимами.

Пенопласт

Установку пенопласта производят с внутренней стороны цоколя. Крепление листов производят на клеевой раствор для кафеля, дополнительно используются дюбели с широкими пластиковыми шайбами.

Монтаж производится максимально плотно, без щелей или зазоров. Все обнаруженные промежутки сразу же заполняются монтажной пеной. Эффективность утепления зависит от толщины пенопласта.

На практике наиболее удачным размером плит считается 50 мм, но в регионах с морозными зимами можно применить более толстые листы.

Пеноплекс

Установка пеноплекса практически ничем не отличается от техники монтажа пенопласта. Используются те же материалы и методы, толщину пеноплекса выбирают, руководствуясь теми же соображениями.

Эффективность материала несколько выше, но основным достоинством является прочность.

Пеноплекс не крошится, как это свойственно пенопласту. Монтаж теплоизолятора в сложных условиях происходит быстрее и с меньшими потерями.

Жидкий пенополиуретан

Нанесение этого материала снаружи производится при помощи специального оборудования. При этом, можно создавать совершенно герметичный слой любой толщины.

Никаких щелей или промежутков в данном случае не бывает, образованный слой абсолютно герметичен.

Материал удобен при утеплении неровных поверхностей, имеющих массу выступающих элементов. Из-за высокой цены он пока не получил широкого распространения, но пользователи, применившие этот вид изолятора, высоко оценивают его рабочие качества.

Как произвести теплоизоляцию пола

Утепление пола производится несколькими способами:

Создание засыпного слоя утеплителя между нижним настилом и черновым полом.
Сплошная засыпка подполья с обустройством пола по грунту.
Строительство настила с утеплителем и заливка системы теплого пола.

Выбор оптимального варианта производится исходя из существующих условий, конфигурации и наличия коммуникаций в подполе. К наиболее распространенным вариантам относят создание слоя утеплителя между нижним и черновым настилом и заливка системы теплого пола.

Порядок действий в обоих вариантах начинается одинаково:

Устанавливаются лаги. Они должны обеспечивать неподвижность и прочность перекрытия, в идеале они опираются на поверхность свай.
На нижние кромки лаг крепятся планки, которые будут служить бортиками для укладки досок настила.
Производится укладка дощатого настила. Используются обрезные доски, уложенные в поперечном направлении между лагами.
Поверх досок укладывается теплоизолятор. Можно использовать пенопласт, пеноплекс. При достаточной толщине применяют керамзит, но для эффективной службы необходим слой не менее 30 см, что не всегда возможно.
Укладывается слой гидроизоляции.

После этого либо укладывают материалы чернового пола и укладывают финишное покрытие, либо укладывают трубы теплого пола, выполняют все подключения, проверяют работоспособность, после чего заливают слой стяжки (около 10 см).

Этот вариант приобретает все больше сторонников, так как позволяет экономично и эффективно обогревать помещение.

Тепловая изоляция у деревянного дома

В зависимости от высоты свай (и цоколя) применяют три варианта утепления:

Наружное утепление цоколя, выполненное по всему периметру.
Внутреннее утепление пола.
Полное утепление, выполненное как по цоколю, так и на перекрытии.

Деревянные дома обладают более высокими теплосберегающими свойствами, поэтому назвать однозначно наиболее эффективный вариант невозможно. Необходимо исходить из условий климата, величины снежного покрова, конструкционных особенностей и прочих факторов.

Технология термоизоляции свайно-винтового фундамента

Для утепления свайно-винтового фундамента необходимо исходить из следующих требований:

Надо обеспечить качественную отсечку от попадания влаги под дом.
Для периодического обслуживания свай и ростверка необходимо создать возможность доступа в подпол.
Следует обеспечить качественную теплоизоляцию.

Свайно-винтовые фундаменты обычно имеют деревянный, реже — металлический ростверк. Наиболее простым способом утепления является монтаж обрешетки по линии забирки (фальшивого цоколя), установка плит пеноплекса, прикрепленных прямо к ней и установка внешнего слоя плоских асбоцементных плит.

Источник: https://expert-dacha.pro/stroitelstvo/fundament/svajnyj-f/tehnologiya-utepleniya.html

Как утеплить свайный фундамент деревянного дома: лучшие способы

Перед тем как утеплить свайный винтовой фундамент собственного деревянного дома, необходимо изучить технологию выполнения работ и необходимые материалы. Конструкция цоколя в здании выполняет сразу несколько функций:

декоративная и эстетическая;
защита подполья от влаги и ветра;
повышение температуры под конструкциями дома.

Последний пункт позволяет получить сразу несколько преимуществ. В первую очередь это уменьшение толщины теплоизоляции в перекрытии. Пирог конструкции при этом становится больше, не съедается высота помещений первого этажа.

Второе положительное свойство утепления заключается в уменьшении последствий такого явления как морозное пучение. Утепление свайно-винтового фундамента при деревянном строительстве поможет частично предотвратить подвижки грунта в зимний период.

Нужно ли утеплять

В настоящее время в строительной сфере уделяется большое внимание работам по утеплению стен, цоколя и других конструкций дома. Это вызвано тем, что энергетически ресурсы ограничены, а стоимость их достаточно высока. Для повышения энергоэффективности здания необходимо тщательно продумать утепление.

Варианты утепления цоколя дома на свайном фундаменте

Затраты на отопление могут составлять до 40% от семейного бюджета. И эти расходы постоянны. Зная расходы на коммунальные платежи и объем работ по утеплению можно легко подсчитать, когда окупятся принятые меры.

Также важно помнить, что хорошо утепленная конструкция защищена от конденсата. Влажность становится главной причиной появления плесени и грибка. Также можно легко столкнуться с другими микроорганизмами. Утепление свайного фундамента позволит сохранить здоровье обитателей дома, а также сократить частоту проведения ремонтов и замен напольного покрытия на первом этаже.

Варианты утепления

Облицовка цоколя может быть нескольких видов. Решение, какой из них использовать принимается на основе эстетических соображений, финансовых возможностей, а также квалификации рабочих, которые будут выполнять отделку.

Утепление цоколя может осуществляться двумя способами:

по отдельной ленточной конструкции;
по обрешетке, которая крепится к сваям.

Ленточная конструкция

Первый вариант сложнее, а также имеет ряд ограничений. Ленточная конструкция мелкозаглубленного типа может быть из бетона или кирпича. Чаще всего она опирается на землю или свой небольшой монолитный фундамент (подробнее об устройстве мелкозаглубленного ленточного фундамента).

Но при строительстве на пучинистых грунтах настоятельно не рекомендуется использовать такой вариант. Особенно если речь идет о кирпичном цоколе. В этом случае земля в зимний период приподнимается (вспучивается). Причем процесс происходит неравномерно.

Откопав конструкцию цоколя от снега, в определенный момент придется увидеть наклонные трещины, которые говорят о повреждении морозным пучением.

Ленточное основание, на которое, при необходимости, можно даже закрепить утеплитель

Предотвратить такое явление можно исключив один из факторов пучения:

низкую температуру;
влагу.

Выполнить первое условие при изготовлении незаглубленной ленты невозможно. Почва под обшивкой цоколя дома все равно будет промерзать и деформироваться. Отвод влаги также может быть неэффективным.

Использовать ленточную обшивку разумно только на тех почвах, которые не склонны к пучению. К таким основаниям относят крупнообломочные грунты, средний или крупный песок. Также вариант подойдет для регионов с теплым климатом, где отрицательные температуры редки.

Крепление утеплителя на кирпич происходит по стандартной схеме. Лучше всего подойдет Пеноплекс

Закрепление утеплителя выполняется на бетонную или кирпичную стену по типу теплоизоляции наружных ограждающих элементов здания. Можно выполнять как без дополнительного каркаса, так и с его использованием. Метод зависит от выбранного типа отделки.

Утепление цоколя по каркасу

Такой вариант для дома станет менее затратным и более легким. Утепление фундамента на сваях в этом случае может выполняться с применением самых разных материалов. В качестве примера можно привести:

цокольный сайдинг;
клинкерные панели;
металлический профлист.

Выбор среди вариантов основывается на финансовых возможностях и эстетических соображений. Все варианты крепятся примерно одинаково. Читайте подробную статью об отделке цоколя свайно-винтового фунадмента. Для обеспечения основания под облицовку цоколя дома необходимо предусмотреть каркас.

Каркас может изготавливаться из дерева или металлического проката. При облицовке металлическими материалами разумнее в качестве обрешетки применять сталь. Каркас обычно изготавливается из двух продольных обвязок.

При необходимости можно предусмотреть большее число продольных элементов. Здесь все зависит от высоты цоколя. Также можно предусматривать вертикальные элементы каркаса.

Потребность в них зависит от выбранного материала для облицовки цоколя дома.

Перед тем как утеплить фундамент на винтовых сваях, требуется предусмотреть крепление к ним каркаса. Способ зависит от материала:

При креплении облицовки к деревянным рейкам и брускам требуется заранее предусмотреть металлические закладные детали в верхней части свай. Они могут быть изготовлены из уголка или других похожих типов проката. Крепление к сваям осуществляется на сварку.
При использовании стальных элементов каркаса нет необходимости проводить предварительную подготовку. Металлический профиль приваривается непосредственно к элементам фундамента.

Чтобы грунтовая влага и морозное пучение не разрушали отделку и теплоизоляцию, стоит приподнять цоколь над землей. Демпферный зазор может составлять от 5 до 15 см. Это расстояние на завершающем этапе можно закрыть какой-нибудь планкой.

Продухи можно предусмотреть в указанном на схеме месте или в зазоре между облицовкой и отмосткой

Утеплитель для цоколя дома крепится к тому же каркасу, что и отделка. В зависимости от выбранного типа придется провести ряд дополнительных мероприятий.

При утеплении важно не забыть о вентиляции подполья. Для этого в конструкции отделки предусматриваются специальные отверстия или продухи.

По нормативам их суммарная площадь должна равняться 1/400 от площади подполья. Также для вентиляции может служить зазор между землей и обшивкой.

Для этого его закрывают специальной сеткой, предотвращающей проникновение грызунов и насекомых, но не препятствующей движению воздуха.

Какой выбрать утеплитель для цоколя дома

Для конструкций, которые близко расположены к земле, не рекомендуется использовать минеральную вату. Она отличается высокой гигроскопичностью, а при намокании перестает выполнять свои прямые функции. Также вата может легко проседать. Ее не так просто крепить к каркасу по винтовым сваям.

Утепление фундамента на винтовых сваях лучше проводить с использованием таких материалов как:

Экструдированный пенополистирол или Пеноплекс. Материал отличается хорошими теплоизоляционными показателями и устойчив к влаге. В большинстве случаев при его использовании нет необходимости применять теплоизоляцию. Этот вариант дороже, чем минеральная вата или пенопласт, но станет самым доступным из всех возможных.
Жидкий пеноизол, который распределяется распылением. Помогает упростить процесс закрепления утеплителя.
Вспененное стекло, которое выпускается в блоках.

Крепить Пеноплекс можно как к обрешетке, так и на сплошное основание. Второй вариант позволяет одновременно использовать клей и крепежные элементы, гарантируя большую надежность. В качестве основания могут служить листы фанеры, которые монтируют на обрешетку.

Еще один вариант – крепление Пеноплекса к каркасу с облицовкой ЦСП и последующей отделкой

На пучинистых грунтах рекомендуется утеплять также и отмостку – это предотвратит “выпучивание” свай из грунта в зимний период

Подробнее об этом читайте в специальной статье про утепление отмостки.

Для утепления не рекомендуется применять пенопласт. Этот материал способен накапливать влагу между стирольных шариков. Такое явление приводит к тому, что при низких температурах пенопласт рассыпается на отдельные частички. Явление вызвано высоким давлением замерзающей влаги на шарики материала.

Грамотный выбор утеплителя и соблюдение рекомендаций позволят гарантировать хорошую теплоизоляцию и предотвратить повреждения.

Источник: https://DomZastroika.ru/foundation/kak-uteplit-svajnyj-fundament.html

Необходимость утепления свайного фундамента, виды используемых материалов

Последний пункт имеет важное значение, поэтому утепление свайно-винтового фундамента создает несколько преимуществ. Уменьшается теплоизоляционный слой перекрытия, полезная высота первого этажа не уменьшается, хотя конструкционный пирог увеличивает свои размеры.

Кроме того, утепление винтового фундамента минимизирует последствия пучений грунта в зимний сезон.

Зачем утеплять

Подробней рассмотрим, для чего выполняется утепление фундамента деревянного дома.

К сожалению, имеются некоторые участки, особо уязвимые:

при заливке железобетонного ростверка, находящегося в любом положении по отношению к уровню поверхности земли, конструкция сильно аккумулирует холод. Массивная ростверковая основа начнет «вытягивать» тепло через стены, создавая большие тепловые потери и увеличивая расходы на обогрев помещений;
когда стены возведены по ростверку из металла или древесины, то под объектом остается свободное пространство, продуваемое ветрами. В зимний сезон это влечет выхолаживание первого этажа и нижних участков несущих стен. Можно устроить многослойное утепление, но лучше исключить тепловые потери, полностью закрыв оставшиеся просветы утеплителем;
если в доме имеются водопровод и канализация, то все коммуникации пройдут через подпольное пространство. За счет утепления свайного фундамента деревянного дома вы повысите уровень защищенности труб от перемерзаний и повреждений механического характера;

если рассматривать эстетическую сторону вопроса, то дом получит значительное преимущество, когда цоколь будет утеплен и отделан красивым материалом. Кроме этого, перекрыв свободное пространство, вы избавите себя от необходимости наводить там порядок;
максимальная защищенность дома достигается обустройством отмостки по его периметру.

Собственно говоря, утепление цоколя винтового, свайного или свайно-винтового фундамента в этом случае практически совпадает с аналогичными задачами, выполняемыми на монолитной фундаментной ленте – понижать тепловые потери и защищать железобетонные элементы от температурных перепадов.

Виды утеплителей

Напомним, что в выборе материала следует учесть неблагоприятные условия и открытое место, потому что не всякий утеплитель способен выдержать нагрузочные воздействия и удерживать тепло.

Пена полиуретановая

Пеноплекс

Легкий материал не создает дополнительной нагрузки для фундамента, выдерживает температурные колебания в диапазоне от минус пятидесяти градусов до шестидесяти тепла, на основании чего его применяют во всех регионах.

Кроме того, застройщики отмечают приемлемую стоимость такого утеплительного материала.

Стекло вспененное

Если монтажные работы выполнены в соответствии с технологиями, то утеплительный слой прослужит до ста лет, при этом надежно защищая от воздействия влажной среды.

Подобное качество надежно сохраняет металлические конструкции от образования коррозии.

Материал не горюч, температура его плавления составляет тысячу градусов, что дополнительно обеспечивает противопожарную защиту.

Вата минерализованная

Специальных навыков в работе с таким материалом не требуется. Вата обладает легким весом, прекрасно удерживает тепло.

Но для комфортного проживания вата не способна защитить от влаги, поэтому по слою утепления потребуется выполнить отделку гидроизоляционным материалом, что влечет за собой дополнительные финансовые расходы.

Кроме того, срок эксплуатации минеральной ваты небольшой, материал способен подвергаться деформированию.

Пенофол

Природный утеплитель

Выбирая материал для утепления, принимайте во внимание способ выполнения работ – внутренний, наружный либо всесторонний. Помните, что в защите нуждается ростверк, а сваи утеплению не подвергаются.

Различные варианты утепления

Подробней рассмотрим технологию утепления. Для ее выполнения имеется три варианта:

с улицы;
изнутри свободного пространства;
утепление пола.

Чтобы получить максимальный эффект, строители рекомендуют применять весь комплекс мероприятий.

Сооружаем фальш-цоколь

Если фундамент из винтовых свай, то под кирпичный цоколь придется заливать фундаментную ленту.

Для возведения кирпичной кладки необходимо:

по всему периметру выкопать траншею, глубиной до двадцати пяти сантиметров. Ширина определяется по размеру кирпича, закладывается небольшой запас. Траншея армируется металлическими прутьями и бетонируется;
как только бетонный фундамент полностью застынет, приступаем к возведению кладки из кирпичного камня. Выполняется она участками по одному – два метра, чтобы было удобней выполнять утепление изнутри.

Забирка деревянными панелями устраивается быстрее. По винтовым сваям с помощью сварочного агрегата или болтовых соединений фиксируются металлические направляющие.

Число профилей определяется с учетом высоты надземной части свайных столбов. Для ускорения монтажа по направляющим крепят вертикальные рейки, по которым монтируют сайдинг, профнастил, ЦСП или декоративные панели.

Вдоль поверхности земли устраивается демпферный зазор, который закрывается декоративным материалом.

Как закрыть и утеплить пространство под домом, нам известно. Но помните, что цоколь в обязательном порядке должен иметь отверстия для вентилирования.

Устройство утепления с уличной стороны

Рабочий процесс выглядит следующим образом:

если простенки выполнены из кирпича, необходимо на кладке устранить все трещины. Утеплитель фиксируется на клеевой раствор, стыковочные участки заполняются монтажной пеной. По утеплительному слою натягивается полимерная сеточка, финишную отделку выполняют кафельной плиткой или иным материалом;
каркас фальш-цоколя утепляется другим способом. Пеноплекс в этом случае крепится по листам ЦСП, после чего можно без штукатурного слоя проводить чистовую отделку сайдингом или облицовочным панельным материалом.

Внутреннее утепление

Многих интересует, нужно ли утеплять свайный фундамент таким образом?

Утепление пола

С улицы укладывают пароизоляционный слой, монтируют пенополистирольные листы, обшивают их досками.

Заключение

Источник: https://betonov.com/fundament/svajnyj-stolbchatyj/uteplenie-svajnogo-fundamenta.html

Как утеплить фундамент на винтовых сваях своими руками

В любом доме главное условие комфортного микроклимата – это теплый пол. Главной отрицательной чертой фундамента является наличие пространства под полом, что ведет к поступлению холода снизу.

Учитывая поднятие теплого воздуха вверх, необходимо утепление фундамента дома, качественное утепление подвала , чтобы защитить дом от притока холодного воздуха через недостаточно утепленные полы и цоколь.

Утепление фундамента из свай минватой

Поскольку утеплитель (например, минеральная вата) будет соприкасаться с грунтом, то следует выбирать утеплитель для фундамента с применением винтовых свай, который не боится влаги, и в котором не заведутся грызуны. Также есть необходимость создания конструкции (каркаса), заменяющей отсутствующий цоколь дома и последующее его утепление минватой или пеноплексом. Поэтому работы производятся снаружи и изнутри.

Если вы выбираете минеральную вату, то ее следует тщательно защитить от влаги слоем гидроизоляции. При использовании недорогого пенопласта, утеплитель следует дополнительно защитить от грызунов.

При утеплении фундамента из винтовых свай (свайно винтового фундамента) пеноплексом эти дополнительные работы не нужны, поскольку пеноплекс не боится влаги, в нем не поселятся грызуны, а также он намного прочнее пенопласта.

Какой утеплитель выбрать для свайно винтового фундамента

Методика крепления пеноплекса снаружи и последующая установка плит ЦСП.

Теперь нужно выбрать материал для утепления цоколя свайно винтового фундамента. От земли исходит много влаги, значит, нужно подобрать такой утеплитель, который не боится воды и не теряет своих теплоизоляционные характеристики, даже намокнув.

При этом нужно учитывать, что теплоизоляция будет контактировать с землей и выполнять свои задачи в достаточно экстремальных условиях.

Также утепление фундамента на винтовых сваях проще выполнять листовым материалом с высокой плотностью или жидкой теплоизоляцией.

Поэтому выбирать нужно среди следующих материалов:

пенопласт;
экструдированный пенополистирол;

Теплопроводность пенопласта и экструдированного пенополистирола 0,032 Вт/м*С. Приблизительно такими же характеристиками обладает и пеноизол, только в отличие от пенопласта он пропускает пар.

Влагу не пропускает ни один из выше представленных материалов. От минеральных ват, даже от , лучше отказаться. Последняя хоть и устойчива к влаге, но все же не настолько, как полимеры.

К тому же монтаж будет достаточно затруднительным.

Технология утепления свайного фундамента

Весь процесс утепления винтового свайного фундамента для деревянного дома можно разделить на такие работы:

выполнение гидроизоляции;
сооружение каркасной сетки для цоколя;
монтаж утеплителя на каркас;
внешняя отделка по утеплителю;
внутреннее утепление фундамента.

Выполнение гидроизоляции

Вне зависимости от того, из какого материала сделаны сваи, они требуют правильной защиты. Если установка гидроизоляции под слой утеплителя зависит от выбранного материала, то основные конструкции фундамента обязательно надо защитить от агрессивного действия влаги.

Металлические сваи покрываются грунтовкой, деревянные пропитываются специальными антисептиками

Важно тщательно обработать все открытые поверхности, чтобы предотвратить их ранее разрушение

Сооружение каркасной сетки для цоколя

Каркасная сетка делается из дерева или металла. Эти конструкции также надо защитить от влаги.

Принцип работы простой. Создается обрешетка под выбранный утеплитель так, чтобы ячейки были меньше плит утеплителя. Это даст возможность крепить утеплитель к каркасу.

По всей наружной части дома строится импровизированный цоколь, который будет сохранять тепло внутри. Для прочности металлический каркас сваривают и немного углубляют в землю.

Необходимо добиться прочности конструкции, чтобы она выдержала значительные ветровые нагрузки и не разрушилась в непогоду. Чтобы дополнительно укрепить каркас иногда делают проливку бетоном основания каркаса по периметру здания.

Второй вариант выполнения цоколя строят из кирпича. Процесс более трудоемкий, но в результате получится действительно прочная конструкция, за которую можно не переживать во время эксплуатации.

Утепляем свайный фундамент кирпичной кладкой

Под такой цоколь обязательно нужно построить свой . Затем выполняется кладка в половину кирпича с последующим утеплением.

Монтаж утеплителя на каркас

Если каркас построен правильно, монтаж утеплителя не вызовет проблем. Плиты утеплителя укладываются и плотно прижимаются к каркасу. Можно сделать дополнительное крепление с помощью сдерживающих болтов.

Все образовавшиеся стыки следует тщательно заделать. Для этого хорошо подходит монтажная пена.

Если используется материал, который боится влаги, необходимо выполнить слой гидроизоляции. Это защитит утеплитель от атаки грызунов.

В этом плане не рекомендуется использовать пенопласт, который является излюбленным материалом для мышей и крыс. Со временем они находят, как пробраться в это теплое место и создают там целые лабиринты, ослабляя действие и эффективность утеплителя.

Внешняя отделка по утеплителю

Для внешней отделки подойдет любая доступная фасадная система. Чаще всего используют сайдинг или декоративные ПВХ панели, которые имитируют кирпич или натуральный камень.

Цокольный сайдинг «жжёный кирпич»

Можно подобрать также внешние защитные панели, которые внешне будут похожи на дерево. Это сделает деревянный дом стильным.

Монтаж любой наружной системы выполняется с учетом требований, который указывают производители. Работы следует начинать с самого низа, устанавливая направляющий профиль. Дальше на него укладываются остальные планки, которые закрываются защелкиванием.

При выборе внешней отделки необходимо искать не только красивый материал, но также достаточно прочный и влагостойкий.

Внутреннее утепление свайно-винтового фундамента

Внутренняя часть фундамента утепляется с помощью подсыпки керамзита. Необходимо выкопать небольшую траншею возле свай по всему периметру дома, засыпать ее керамзитом и по возможности залить сверху небольшим слоем бетона, чтобы исключить загрязнение этой полосы утеплителя грунтом и растительными примесями, которые со временем разрушают эффект использования керамзита.

Важно в образованном цоколе сделать вентиляционные отверстия, которые будут проветривать подпол. Это исключит появление грибка, гнили и раннего разрушения конструкций

Отверстия обязательно надо закрыть решеткой, чтобы грызуны и прочие вредители не попали внутрь. На зиму вентиляция обычно полностью закрывается. В некоторых случаях дополнительно надо позаботиться об устройстве вытяжек, чтобы исключить появление влажности в подполе.

Ростверк

Как мы уже говорили, ростверк это лента, соединяющая сваи. Ростверк может быть:

В свайном фундаменте — ростверк, это, по сути, часть пола, а значит утеплять его нужно вместе с полом, как изнутри, так и снаружи. А вот гидроизоляция проводится еще на стадии строительства. На ростверк укладывается рубероид, мастика или напыляется жидкая резина. Если это сделано еще не стадии строительства можно существенно избежать сырости в доме.

Однако, настоящее утепление свайно винтового фундамента еще впереди ведь означает утепление пола снаружи и декоративного цоколя.

Какой утеплитель выбрать

Утеплитель устанавливается только после сооружения цоколя. Эффективность утепления зависит от правильной технологической последовательности работ
Важно утеплять свайный фундамент как снаружи, так изнутри.
Толщина утеплителя и его вид назначаются после проведения теплотехнического расчета, который покажет условия и интенсивность попадания холода через конструкцию фундамента.

Чаще всего в качестве утеплителя используют минеральную вату.

При выборе этого материала необходимо выполнить подстилающий слой для гидроизоляции.

Вполне подойдет рулонная гидроизоляция, например, рубероид. Более прогрессивный утеплитель можно устанавливать без гидроизоляции.

Если выбрать материал, который не боится влаги и атаки грызунов, например, пеноплекс, можно значительно снизить время и затраты на установку дополнительных слоев. Однако пеноплекс является дорогим материалом, хотя и служит длительное время.

Пеноплекс

Пенопласт лучше не использовать. У него достаточно малая прочность и учитывая особенности эксплуатации, такое утепление продержится недолго. Это повлечет за собой дополнительные затраты на ремонт.

Работа над цоколем свайно винтового фундамента

При постройке дома на винтовых сваях, под полом первого этажа образуется необогреваемая площадь.
Поэтому утепление фундамента на винтовых сваях является важным и нужным процессом, выполнение которого осуществляется несколькими способами, исходя из типа конструкции и материала цоколя.
С помощью утеплённого цоколя обеспечивается оптимальный микроклимат в помещении, также значительно сокращаются энергозатраты.
Технология теплозащиты представляет собой несложный процесс, который возможно выполнить самостоятельно.
Чтобы знать, как утеплить фундамент на винтовых сваях, важно изучить технологический процесс и придерживаться некоторых рекомендаций

Особенности утепления

Задаваясь вопросом о том, нужно ли утеплять конструкцию этого типа, стоит учитывать ряд проблем, которые могут возникнуть в случае отказа от проведения работ:

Промерзание труб водопровода и канализации, находящихся под строением;
заметание снега, который весной тает в подполье и образует сырость, что приведет к появлению плесени;
сильное охлаждение пола, за счет постоянных сквозняков.

Чтобы сделать проживание более уютным и комфортным, важно произвести теплозащиту, что поможет исключить вышеуказанные проблемы. Что знать, как закрыть фундамент, рекомендовано следовать нижеуказанной инструкции

Способы утепления

Фундамент деревянного дома утепляется следующими вариантами:

Утепление цоколя с наружной стороны по всей длине. Вначале происходит сооружение каркаса цоколя от грунта до основания стен, потом производится утепление винтового фундамента.
Обкладка цоколя утеплителем изнутри. Теплоизоляция выполняется с внешней стороны пола.
Сплошное утепление пола из дерева первого этажа.

Перед утеплением, учитывается ряд некоторых особенностей строения, среди которых местоположение, высота свайных столбов и используемый материал.

Технология процесса

Работы выполняются в следующей последовательности:

Обустройство цоколя из кирпича или забирка на каркасе с облицовкой.
Наружное или внутреннее утепление цоколя.

Важно наличие вентиляционных продух, функциональным назначением которых является постоянное проветривание перекрытия

Используемый материал

Для утепления свайно-винтовой конструкции часто используют пенополистирол, благодаря высокой теплоизоляции и шумоизоляции. Технология теплозащиты, которую обеспечивают панельные перекрытия, с использованием данного материала производится следующим образом:

Устранение трещин с поверхности, обработка грунтовочной смесью, для надежной фиксации листов утеплителя.
После нужно зашить листы изнутри, с использованием клеевого состава или клея-пены.
Тщательное «пропенивание» стыков листов.
С целью обеспечения лучшего утепления, панели наклеиваются в несколько слоев.
Установка металлической сетки, которая оградит материал от различных грызунов.

Если вы не знаете, чем закрыть площадь под домом, чтобы исключить возможность продувания, под утепленный цоколь можно насыпать грунт или керамзит. Помимо этого, широко известно утепление фундамента пеноплексом, пеностеклом, пенопластом и пенополиуретаном.

Практические советы

Опытные специалисты советуют придерживаться некоторых рекомендаций о том, как правильно утеплить основу:

по завершении работ по утеплению, желательно подождать не менее 7 дней и лишь потом начинать монтаж гидроизоляции;
оборудовать вентиляцию, с расстоянием отверстий 1,5-2 м;
чтобы уберечь конструкцию от разрешения, свайные опоры утепленного фундамента не должны передвигаться или вывинчиваться;
чтобы увеличить уровень прочности и надежности цоколя, нужно дополнительно заделать слой арматурной сетки;
при надлежащем проведении работ пространство в середине свф можно применить для собственных нужд;
работы по обшивке свайно винтового фундамента должны выполняться со строгим соблюдением технологий.

Задаваясь вопросом, как утеплить свайно винтовой фундамент, опытный строитель ответит, что укрепление основы путем теплоизоляции является несложной процедурой, подвластной каждому. При этом не требуется использовать специализированную технику или обучаться специальным навыкам.

Источник: https://mr-build.ru/newteplo/uteplenie-svajnogo-fundamenta.html

как это делается Устройство канализации в доме на свайном фундаменте

Довольно много времени прошло в раздумьях как проложить канализационные трубы.

Ведь дом стоит на винтовых сваях, под землей холодно. Несмотря на то, что канализационные трубы большую часть времени пустуют, они могут замерзнуть из-за конденсации влаги, попадающей в трубы вместе с воздухом из септика.

Принципиальная схема

Рассмотрев разные варианты, решил сделать так.

Основная леска 110мм. Основная дренажная линия диаметром 110 мм проходит под домом до угла. Есть вертикальный переход и далее труба уходит под землю в септик. Почему не сразу в землю? Во-первых, потому что вам лень копаться под сваи. Во-вторых, достаточно большое расстояние до септика и высокий УГВ. При соблюдении необходимого уклона труба будет подходить к септику уже на приличной глубине, что увеличивает трудозатраты на ее выполнение.
В будущем воздушная секция будет хорошо изолирована.
Второстепенные магистрали. В доме их несколько, кроме раковин, душа и унитаза, есть еще аварийные трапы во влажных помещениях (крайне полезная вещь) и водостоки от бытовых приборов. Было решено провести эти трубы в потолке. С выходами в туалет или самостоятельными выходами на главную магистраль под домом.

На схеме: оранжевые линии – основные магистрали, проходящие по воздуху в изоляции, синие – те, что идут в перекрытие.
Отвод 1
Труба 40 диаметр от стиральной машины, затем переключиться на 50, подключиться к отводу душевого трапа, выход к вентилятору в туалете и вниз к магистрали

Отвод 2
Аварийная лестница из технического помещения, по ходу, к этому ответвлению подсоединяется аварийный трап санузла, через сток раковины выводим все в основную магистраль.

Филиал 3
Раковина от кухонной мойки соединяется с аварийным сливом в парилке и ныряет в магистраль.

Центральная магистраль идет немного под углом, т.к. диагональные укосины, соединяющие винтовые сваи, мешают непосредственной прокладке под домом + на углу дома растет елочка, в которую бы прямо упиралась труба.

Практическая реализация

Внедрение началось с ветки №3, так как практическая реализация была самой простой. Все очень удобно помещается между лагами, с нужными уклонами.

Затем настала очередь ветки №2. Которая оказалась самой сложной из-за своей протяженности.

Для того чтобы сделать требуемый уклон, пришлось подрезать встречные лаги, проделав в них канал для прохода трубы.

И отрежьте часть встречных лаг снизу так, чтобы труба проходила под ними:

И немного поэкспериментируйте, подключив к этому ответвлению трап из ванной.

Последняя ветка, от стиральной машины и душа, сделана по тому же принципу.

Как правильно утеплить водопровод и канализацию

Схема утепления водопровода к срубу бани, установленному на винтовых сваях

Слои утепления водопровода на вводе воды в баню

Часто в качестве аргумента в пользу строительства баню на ленточном фундаменте, а не на винтовых сваях, приводят соображения о невозможности прокладки зимних коммуникаций, воды и канализации в подпольном пространстве сруба. Ленточный фундамент как бы теплее и защищает трубы от промерзания. Не будем отрицать, что «голые» винтовые сваи и бетонная лента с закрытыми продухами по-разному удерживают тепло. Однако для защиты коммуникаций от промерзания лучше сделать местную защиту (утепление и обогрев) труб, а не прогревать все подземное пространство под баней. В сильные морозы ленточный фундамент не всегда может поддерживать под срубом положительную температуру, ведь бревенчатые перекрытия утеплены и не пропускают тепло, к тому же по законам физики теплый воздух всегда поднимается наверх. Любая температура ниже 0°С достаточна для замерзания водопровода. Промерзание канализационной трубы стандартного диаметра (110 мм), с учетом того, что в канализацию поступает теплая вода, часто с органическими примесями, и не задерживается в трубе, практически невозможно ни для какого происходящего в наших широтах ( в Москве и Санкт-Петербурге) отрицательные температуры.

Чтобы водопроводная труба под каркасом бани не промерзала от источника водозабора, (неважно какой: центральный водопровод, колодец или колодец), трубу прокладывают под землей ниже глубины грунта замораживание. Для Центрального и Северо-Западного районов России показатель глубины промерзания находится в пределах 120-150 см и зависит от того, сколько снега выпало в конкретную зиму, какие были морозы и сколько воды содержится в поверхностном слое почвы при место строительства бани. Канавка для водопровода заводится внутри габаритов сруба, чтобы можно было поднять трубу строго вертикально и попасть в нужное место бани. Не допускается прокладка водопроводных труб горизонтально в подземном пространстве – это может привести (и непременно приведет – вопрос времени) к промерзанию трубы. Лучшими трубами являются трубы HDPE (полиэтилен низкого давления) диаметром 32 мм (дюйм). Трубы ПНД выдерживают многократное замораживание без нарушения целостности конструкции. Так что даже когда они полностью замерзнут, их достаточно просто разогреть.

Для изоляции вертикального участка водопровода (от промерзающей глубины до входа в баню) на него свободной спиралью наматывают нагревательный кабель, затем надевают кожух из вспененного полиэтилена, после чего вся конструкция помещается в дренажную трубу диаметром 200 мм, внутрь которой засыпается керамзит. Для обводненных грунтов вместо обратной засыпки керамзитом рекомендуем подсыпать пенополиуретан. Нижняя часть изоляционной дренажной трубы укладывается на промерзающую глубину, верхняя доводится до полов внутри сруба бани. Нагревательный кабель не обязательно включать постоянно: только в сильные морозы или если после перерыва в использовании водопровода вода перестала поступать в баню из-за образования ледяной пробки в труба.

Канализационные трубы, проходящие в открытой части чернового пола под каркасом бани, также лучше всего утеплить кожухами из вспененного полиэтилена. Если для отвода сточных вод из бани используются трубы диаметром менее 110 мм, например 40 или 50 мм, из соображений безопасности рекомендуем прокладывать нагревательный кабель по дну трубы (не по спирали, т.к. в водопроводе, но в одну линию, строго снизу). Допускается протяжка канализационных труб в горизонтальном направлении (уклон 2-3 см на 1 м длины для фекальных стоков, для водоотведения уклон не принципиален), однако чем короче горизонтальный участок в подземном пространстве бани и чем быстрее труба уходит под землю, а затем в септик (или другой вид водозабора), тем меньше вероятность замерзания льда и закупорки внутри трубы.

В качестве примера рассмотрим систему канализации двухэтажного каркасного дома на сваях с максимальным набором сантехнического оборудования. Коммуникации включают в себя такие составляющие, как:

Центральный стояк представляет собой вертикально расположенную трубу, в которую попадают все стоки с последующим сливом за пределы здания. Его сечение должно быть не меньше диаметров всех остальных ответвлений.

Труба фановая – она же вентиляционная труба, предназначена для соединения канализационной системы с атмосферным воздухом. Он выполняет две основные функции – компенсирует внутреннее давление в магистралях, а также обеспечивает удаление неприятных запахов снаружи дома.

Магистраль – горизонтально расположенная труба (или несколько труб), соединяющая центральный стояк с сантехническими выходами. Диаметр обычно такой же, как у стояка, но не меньше, чем у второстепенных ветвей.

Отводы и соединительные узлы – трубы, гофротрубы, гибкие шланги, сифоны, гидрораспределители и другие изделия, соединяющие центральную магистраль с сантехническим оборудованием.

Тройники ревизионные представляют собой фитинги, которые устанавливаются на каждой горизонтальной линии до стояка. Нужен для регулярного осмотра и очистки системы в случае засоров.

Выход из дома – трубопровод, соединяющий стояк с трубой, проложенной под землей вне дома к септику.

Варианты разводки труб

Прокладка канализационных труб в каркасном доме осуществляется наиболее удобным способом из нескольких доступных. Установка делится на внутреннюю и наружную. При внутренней установке линии устраиваются в пустотах, образующих несущую раму. При наружной установке трубы крепятся к поверхностям, как и в обычных зданиях.

Вертикальные канализационные трубы, как правило, прокладывают в пустотах стен и перегородок. Если линия связи пересекается с элементами каркаса, то в них делаются соответствующие вырезы или отверстия.

Горизонтальные трубы укладываются под будущим напольным покрытием между балками. Проходы через элементы конструкции делаются так же, как описано выше.

Если прокладка автомобильных дорог планируется внутри пустот несущего каркаса, то все работы проводятся до монтажа облицовочных материалов.

Вынос канализации из дома

Если каркасный дом строится на классическом ленточном или плитном фундаменте, то отводящая труба закапывается в землю и выводится в траншею ниже уровня промерзания грунта. Обычно в случаях с мелкозаглубленным фундаментом выпуск располагается сразу под фундаментной плитой в точке, ближайшей к стояку и одновременно к септику.

Чуть сложнее обстоят дела в тех случаях, когда каркасное здание возводится на сваях. При такой конфигурации выходная труба будет проходить от дома к земле через открытую площадку. Если не принять соответствующие меры, то при отрицательных температурах зимой канализация очень быстро засорится из-за замерзания жидкости.

Теплоизоляция вывода осуществляется несколькими способами. Можно собрать шахту из пенополиуретановых плит и пропустить внутрь нее трубу. Также на практике применяют различные теплоизоляционные материалы или специальные чехлы для канализационных труб. Задача всегда одна – от дома до глубины промерзания грунта отводящая магистраль должна быть защищена от зимних морозов.

Основные нормы

При устройстве канализации в каркасном доме действуют те же правила и нормы, что и при прокладке труб в других строениях.

Во-первых, при установке горизонтальных труб сохраняется уклон. Обычно за среднее значение принимают от 2,5 до 3,0 см на погонный метр. Для труб большого диаметра уклон можно сделать меньше.

Во-вторых, при прохождении элементов каркаса его несущая способность не должна нарушаться. При пересечении трубы со стойкой вырез или отверстие не должны быть больше ¾ всей ширины изделия. Горизонтальные балки или бревна лучше вообще не трогать, особенно в местах сосредоточения нагрузки. В этом случае трубы лучше прокладывать под конструкцией.

В-третьих, сечение труб по направлению от водопровода к септику не должно уменьшаться. В противном случае это снизит пропускную способность системы и вызовет частые блокировки.

Чтобы правильно обустроить канализацию в каркасном доме, рекомендуется обратиться за помощью к специалистам. Только так можно избежать распространенных ошибок, а также сэкономить деньги, не снижая функциональности системы.

Ознакомьтесь с проектами каркасных домов из нашего каталога, лидеры продаж. Срок строительства – от 25 дней.
Бесплатная доставка домокомплектов до МКАД и МКАД. Даем гарантию на работу.

Отделывая стены своего каркасного дома, я понял, что пора подумать о будущих коммуникациях. При этом началась настоящая осень, а значит, идут дожди и было время для исследований. Пора, решил я. Теперь самое время, дождавшись засушливых дней, заняться коммуникациями – и сел за подготовку к проектированию и последующей разводке коммуникаций в своем будущем каркасном доме.

Конечно лучше иметь проект всех коммуникаций : теплоснабжение, водоснабжение, канализация, вентиляция и электрика на стадии проектирования каркаса. Но немногие строители-любители могут себе это позволить, ведь времени на изучение всего перед началом строительства просто не хватает. А на стройке времени уже совсем нет.

Пока этот пост достаточно теоретический, так как я только начал заниматься коммуникациями. Я обязательно обновлю этот текст, когда придет время, и когда мой опыт в установке и проектировании коммуникаций будет полностью накоплен и осмыслен.

Надеюсь, мои исследования по проектированию коммуникаций в каркасном доме будут вам полезны. Более того, голосование на сайте показало особый интерес к этой теме.

Коммуникации в каркасном доме. Обзор

Краткий обзор коммуникации традиционно проведенные в каркасном доме :
– отопление

– вентиляция

– электрика

Коммуникации в каркасном доме. Отопление

В первую очередь нужно решить, какое топливо использовать. для отопления каркасного дома .
Отопление может быть газовым (магистральным или от баллона), электрическим, дизельным или твердотопливным (в частности, печным).

После того, как вы определились с топливом, необходимо выбрать трубы для отопления:
— полипропиленовые (ППР) — самый простой вариант и наиболее часто используемый «в народе». Из плюсов: дешевизна труб и фитингов (хотя настоящий европейский ППР уже не такой дешевый, если ППР очень дешевый, задумайтесь, это явно китайская подделка), простота монтажа (даже не профессионалом ), из инструментов нужны специальные бюджетные ножницы и такой же бюджетный паяльник. минусы: не самая надежная труба, неочевидность качества монтажа (внутрь не заглянешь).

— металлопластик Также часто используемый материал. из плюсов: гибкость трубы, простота монтажа, средняя цена. из минусов: частые жалобы на качество труб и герметичность фитингов.
— сшитый полиэтилен PeX — уже более достойный материал, применяемый для труб теплого пола. из плюсов: надежность, долговечность. из минусов: цена и без того приличная, для установки нужен дорогой инструмент, установка более сложная, “капризная” труба.
— медь — самый дорогой и «крутой» материал. В Канаде, по сути, только его и используют. Очень прочный материал, но и очень дорогой (но дешевая фурнитура).

Для установки понадобится только фонарик и, главное, «прямые» руки. Часто говорят, что в итоге стоимость чуть дороже даже ППР, сам еще не определился с окончательным мнением, но медь конечно хороша.

Я склоняюсь к XLPE как золотая середина по цене/качеству. Но, конечно, я не говорю о полиэтилене фирмы Рехау, он “золотой” по цене, ему есть достойные аналоги в России по доступной цене.

Каркасный дом можно отапливать как теплыми полами, так и радиаторами. Второй хоть и не такой красивый, но гораздо проще и ремонтопригоднее, но мы ведь строим себе каркас? Я выбрал для себя биметаллические радиаторы, которые сочетают в себе преимущества стальных (прочность) и алюминиевых (теплоотдача) радиаторов.
Возможно, я еще установлю теплый пол, но эту информацию добавлю в пост позже.

Теперь нужно определиться с системой отопления .
Бывает как однотрубный и двухтрубный … Однотрубный это пережиток прошлого и сейчас его использовать не рекомендуется, трубы для него нужно использовать толстые, а терморегуляция в нем хромает. Так что я однозначно за двухтрубную систему отопления в каркасном доме, да и в любом другом.

После выбора системы (если она двухтрубная) необходимо определить, будут ли ваши трубы идти в одном направлении по всему дому ( последовательная схема ), или две и даже три ( Цепь коллектора ). В первом случае, если маршрут окажется слишком длинным, то в последних комнатах в этой последовательности может не хватить тепла, не забывайте также о необходимости «высоких порогов» на входных дверях, пойдет труба через них, поэтому я за двухтрубную коллекторную систему.
Например, это выглядит так:

Правильное подключение большого радиатора (диагональ).

Если подключить его не по диагонали, а, например, сделать и вход, и выход из него в нижних его частях, то такой радиатор будет отдавать гораздо меньше тепла, просто не прогреет весь.

Коммуникации в каркасном доме. Электромонтер

Система электроснабжения каркасного дома состоит из наружной и внутренней электросети. Внутренний, в свою очередь, состоит из щитка, розеток, выключателей и потребителей тока. Ток в наших краях обычно подключают от столба по воздуху, после чего должны снова заземлить вводной узел в дом, даже если заземление уже было сделано на столбе.
Сначала определяемся с планировкой, потом продумываем всех будущих потребителей в нашей планировке (бытовая техника, техника и т. д.). Особенно необходимо определиться с «особыми» потребителями (плита, холодильник, варочная панель, бойлер,
Эти потребители особые, для них либо своя особая машина, либо их надо ставить на специальную неотключаемую линию и т.д. Это не ваша головная боль, а головная боль конструктора вашего будущего щита (я бы не стал осмелюсь сконструировать щит сам, в этом деле много тонкостей).
Лучше всего найти мастера, которому вы доверяете. Как и с, это дело лучше доверить опытному дизайнеру, а не фирме-однодневке.

После того, как вы спроектировали и установили экран, вам нужно будет проложить кабели от машин по всему дому. В идеале вам должна быть предоставлена конкретная схема щита с пояснением для каждой машины. В моем случае это выглядит так:

Тех. от двух автоматов, которые подключены к одному УЗО, 3 фазных провода в 3 спальни. И уже там они приходят к первому блоку розеток в спальне, из которого идут ко второму блоку розеток и т.д. То же самое и в случае с кухней и гостиной и другими комнатами.
В идеале также нужно иметь отдельный щит для (если он у вас есть в доме).

Вот так выглядят мои два электрощита:

Коммуникации в каркасном доме. Канализация

По канализации в каркасном доме материалов в интернете много, поэтому рассмотрим только канализацию в каркасном доме и способы монтажа канализационных труб в каркасном доме.
Канализационные трубы проложены с уклоном 2 сантиметра на метр, чтобы все скатывалось и не промерзало. При этом их не нужно закапывать на глубину промерзания, достаточно будет даже полуметра, потому что жидкости там быстро протекают и не успевают замерзнуть. Вам просто нужно помнить, если вы помогаете твердым отходам попасть в нужное место и слить с ними больше воды.
Трубы канализационные имеют стандартный диаметр 110 мм. Снаружи дома и под землей необходимо использовать красные трубы, внутри (и под домом, но в воздухе) – можно использовать серые трубы.

Внутреннюю канализацию можно проводить прямо в лаги пола (наиболее распространенный вариант) или над полом (не очень красиво).

Оптимальный вариант емкости для отвода нечистот, на мой взгляд, обычный пластиковый септик на 2-3 куба, сам присмотрел септик “Крот” , имеет достаточно толстые стенки (ребра жесткости 15 см), круглую форму и по адекватной цене, а также с доставкой по России (5 тысяч рублей до Нижнего Новгорода, если мне не изменяет память).

Другие преимущества этого септика (по словам производителя и отзывам на форуме) в том, что он не всплывет при высоком уровне грунтовых вод, за счет привариваемой на производстве к септику насадки, а значит есть не нужно заливать бетонную плиту под септик.

Общая схема наружной канализации и вентиляторного стояка.

На рисунке: 1 – септик, 2 – фильтрующий колодец, 3 – вытяжной стояк вентилятора.
Канализационные стоки сначала поступают в септик на первичную естественную очистку, из которой туда сбрасывается загрязненный осадок, а «осветленная» вода поступает в фильтровальный колодец. После этого в нижние слои почвы уходит еще более очищенная вода. такая система допускается только при залегании грунтовых вод не ближе метра в глубину от дна вашего фильтрующего колодца (и при достаточной впитывающей способности грунта).

А вот и видео с установкой горизонтального «Крота» для каркасного дома:

Через несколько дней жидкость выходит из септика, уже отстоявшаяся и ее можно выносить в фильтровальный колодец на дополнительная очистка гравием, а затем через гравий в грунт (но это возможно только в том случае, если грунтовые воды находятся не ближе метра в глубину от гравия). Кстати, свой дом я выбрал с 3-мя людьми – “Крот” объемом 1,8 куба, больше не надо, можно смонтировать самому с 1-2 помощниками.

Коммуникации в каркасном доме. Вентиляция

Вентиляция в каркасном доме – вещь совершенно необходимая, так как работает как огромный “термос” и вся зашита полиэтиленовой пленкой, на которой оседает пар. Его нужно проветривать, а человеку нужен свежий воздух.

Вентиляция каркасного дома нужна для: притока свежего воздуха и выведения уже использованного воздуха (с углекислым газом) наружу.

Приток воздуха в каркасные дома обычно осуществляется через окна (микропроветривание, или окно), хотя есть варианты с клапанами КИВ, вмонтированными непосредственно в стену (и их аналоги), а также более совершенная принудительная подача воздуха системы с рекуперацией (но не совсем актуально для экономичного дома).

Вытяжка отработанного воздуха обычно производится через трубу, идущую из помещения на крышу. Может работать как в режиме “естественная тяга” (но с этим летом проблематично, так как перепад температур небольшой, а значит “не потянет”), так и на вентиляторах принудительно удаляющих воздух при включении (что может также питаться, например, от света в ванной или на кухне).

Вытяжка в каркасном доме нужно сделать:
а) на кухне (через специальный зонт)
б) в санузлах (можно пройти через стену, но лучше этого не делать)
в) из газового котла в котельную (через стену)
г) из холла со спальнями (а если есть под дверью спальни есть щели, то воздух будет вытягиваться через этот коридор оттуда)
д) из (если используется газовый котел с открытой горелкой).

Вентиляция каркасного дома – это очень ответственное и важное дело, не слушайте тех, кто говорит, что стены “дышат”. Каркасный дом дышит только если у вас каркасно-щелевой дом от криворуких строителей, настоящий каркасный дом не дышит, он термос с герметичной пленкой внутри.

Коммуникации в каркасном доме. Водоснабжение

В каркасном доме может быть два варианта водоснабжения: центральный водопровод или собственный источник. Его источником является, в свою очередь, колодец или колодец.

В колодце может работать как погружной насос (висит в самом колодце, надежнее), так и станция (она в котельной, не такая надежная и к тому же часто шумная).

Общая схема водоснабжения:

Напомню, что мы можем сделать ее удобной и понятной для вас по доступной цене, либо подобрать для вас по вашему желанию.

Оставайтесь на связи, задавайте вопросы, давайте строить правильные каркасные дома!

Рассмотрим основные моменты проектирования канализации в доме на винтовых сваях: расположение магистральных трубопроводов и порядок их утепления, а также принципиальную схему канализации в частном доме. Винтовые сваи и канализация находятся в прямой зависимости. +

Выбирая частный дом вместо привычного комфорта городской квартиры, никто не хочет мириться с неудобствами в быту. Канализация, наряду с электричеством, водоснабжением и другими инженерными сетями, занимает ключевое место в обустройстве жилища. Правильная канализация состоит из двух этапов: обеспечения подачи воды и ее отвода. +

В частном малоэтажном строительстве применяют два вида канализации:

централизованная – часть местной канализационной сети;
индивидуальный – оборудованный при отсутствии локальных централизованных сетей, требует согласования с Госсанэпиднадзором, а при сбросе в водоем – с охраной окружающей среды.

Вопросы проектирования канализационных систем отражены в следующих СНиПах:

2.04.01 «Внутренний водопровод и канализация зданий»;
2.04.03 «Канализация. Наружные сети и сооружения»
3.05.01 «Внутренние санитарно-технические системы»;
3. 05.04 «Наружные сети и сооружения водопровода и канализации»;
от 31.02.2001 «Дома жилые односемейные».

Особенности канализации в домах на винтовых сваях

Предпочтение свайно-винтового фундамента накладывает только одно существенное требование к устройству канализации: канава для прокладки труб должна быть отстояна от свай на нормируемом расстоянии. Именно поэтому заранее готовится проект, где на плане показано размещение винтовых свай и канализации.

Схема принципиальная канализации

Раздел 5.1.2. СНиП 31.02.2001 Система канализации в доме на винтовых сваях, подключаемая к централизованной сети, включает:

внутренняя сеть;
выпуск из здания;
выпускной трубопровод.

При необходимости строительства автономной канализации принципиальная схема дополняется септиком и очистными сооружениями. +

Сеть внутренней канализации

Выбор размера и конфигурации внутренней канализационной сети определяется: +

размеры дома;

расположение источников водоснабжения.

К внутренней сети относятся сантехнические приборы (раковины, умывальники, унитазы, биде, ванны, душевые кабины, стиральные и посудомоечные машины и др.), для которых требуется собственный слив. Принципиальная схема внутренней канализационной сети состоит из:

Магистраль диаметром 100 мм, к которой подключаются унитаз и биде;
Магистраль диаметром 50 мм, к которой подключаются все остальные сантехнические приборы в ванной и туалете;

Магистраль диаметром 50 мм, к которой подключается вся сантехника и техника на кухне. +

Наружная канализация

Отсутствие подключения к централизованной сети канализации вынуждает оборудовать на участке емкость для сбора сточных вод. По стандарту он не должен располагаться ближе 5-8 м от дома. Резервуар и канализационная сеть дома соединяются отводящим трубопроводом, уложенным в траншее с уклоном 2-2,5 см на погонный метр трубы. +

Что выбрать: септик или выгребную яму?

Отходы из отводящего трубопровода собираются в резервуар, которым может быть септик или выгребная яма. +

Выгребная яма представляет собой глубокую яму, вырытую в земле и укрепленную кирпичом или бетоном. Часть стоков разлагается, часть уходит в землю, но большая часть остается в яме, поэтому ее регулярно откачивают. Этот тип бака подходит для частных домов с небольшим количеством стоков, либо на время, пока не будет построен септик. +

Септик состоит из отстойника, в котором сточные воды разлагаются бактериальными средствами до нерастворимого остатка. Осветленные сточные воды поступают в фильтрационный колодец, а затем расходятся по фильтрационным слоям в грунт. Крайне редко (в сравнении с выгребной ямой) производится очистка септика от нерастворимых остатков.

Нужно ли утеплять канализацию в доме на винтовых сваях?

Часто бетонный фундамент выбирают именно потому, что он надежно защищает дом от холода, в том числе защищает канализационные и водопроводные трубы от промерзания. В нормативных документах указано: принципиальной разницы в утеплении канализации под различные типы фундаментов нет. +

Бетон легко проводит тепло, поэтому защищает трубы только от ветра, поэтому и в том и в другом случае трубы нуждаются в утеплении, а в холодных регионах – в обогреве. Это гораздо выгоднее, чем обогревать все пространство под полом дома, если только оно не используется по назначению. Ряд мер позволит вам вычеркнуть стоимость утепления труб из сметы. +

Уклон шоссе … Соблюдение угла наклона 2-2,5 см на каждый погонный метр канализационной магистрали гарантирует движение стоков в сторону резервуара самотеком, что предотвратит засорение формовка и заморозка труб.

Круглогодичное использование горячей воды … Система водоснабжения рискует замерзнуть при любой отрицательной температуре, а канализационные стоки пополняются горячей водой, поэтому замерзание им не грозит.

Прокладка труб ниже уровня промерзания грунта … Согласно СНиП 2.04.03-85 в Северо-Западном и Центральном районах трубы следует прокладывать на глубину 1,2-1,5 м.

Важно точно соблюдать все эти условия, ведь только тогда можно отказаться от затрат на утепление канализационных труб. +

Ошибки и их последствия

Типичные ошибки при проектировании и прокладке канализации в доме на винтовых сваях:

· Чрезмерное сближение свай с канализационной траншеей приводит к разрыхлению грунта и ослаблению несущей способности сваи; +

· Устаревшие строительные материалы приводят к увеличению стоимости сметы, поэтому не стоит отказываться от современных пластиковых труб, которые помимо низкой цены имеют длительный срок службы; +

· Повороты из 90 градусов следует избегать, заменяя каждый двумя по 45 градусов, так как каждый прямой угол увеличивает риск засорения; +

· Использование труб меньшего диаметра, чем рекомендовано СНиП, приведет к засорам из-за недостаточной пропускной способности. +

Как установить опоры ЛЭП в мягких и агрессивных грунтах

Сталкиваются ли фундаменты ваших линий электропередач с коррозией или с мягкой почвой? Узнайте больше, чтобы узнать, как инженеры Hubbell могут помочь.

Первоначально это сообщение было опубликовано 3 января 2020 г. и обновлено 21 июня 2022 г. агрессивный грунт, разъедающий металл. Если вы столкнулись с Прибрежной равниной Вирджинии или сланцами Манкос в западном Колорадо, CHANCE® предлагает защиту, гарантирующую, что фундаменты и анкеры, поддерживающие опоры ЛЭП, будут функционировать должным образом и выдержат испытание временем.

Опоры ЛЭП в слабых грунтах и коррозионных средах

Инженеры Hubbell были вызваны для поиска решения, когда при проверке линии электропередачи 230 кВ к югу от Брансуика, штат Джорджия (на атлантическом побережье), были обнаружены некоторые из первоначальных фундаментов. отсутствуют в основаниях конструкций. Чувствительное расположение водно-болотных угодий требовало минимального покрытия, что ограничивало размер и вес транспортного средства. Существующие растяжки, ведущие к конструкциям, ограничивали зазор для проведения работ над головой. Важность, если эта линия требует восстановления, пока линия остается под напряжением. И, конечно же, новые фундаменты должны выдерживать очень агрессивную среду, чтобы в ближайшем будущем им не пришлось столкнуться с очередной заменой.

В этой ситуации известная агрессивность почвы потребовала от инженеров настройки анкеров для дополнительной защиты и долговечности. Для получения дополнительной информации о том, как долго вы можете рассчитывать на срок службы ваших винтовых свай или анкеров, вы можете прочитать Ожидаемый срок службы анкеров и винтовых свай CHANCE®.

Отчет о поломке водопровода включает эту карту, созданную на основе данных, собранных Министерством сельского хозяйства США, показывающих потенциал коррозии стали в Соединенных Штатах. Ясно, что коррозия стали — это не только прибрежная проблема, и инженерам по всей стране важно тщательно учитывать данные о бурении грунта в своих проектах.

Решение инженеров

Когда группе инженеров Hubbell Power Systems была предоставлена информация для этого проекта, они приступили к разработке винтовой фундаментной системы, которая, наряду с поддержкой конструкций, также должна была решить проблемы установки и долголетие. Информация о конструкции дала команде необходимые данные для выбора правильного размера фундамента. Бурение на участке позволило им узнать глубину болота и состав почвы внизу, чтобы достичь подходящей опорной поверхности для нового фундамента. А чтобы противостоять коррозии соленого приливного потока, стальные спиральные секции фундамента были увеличены по размеру и обработаны специальным цинкованием для тяжелых условий эксплуатации в сочетании с верхним слоем эпоксидной смолы.

Установка нового фундамента

В день установки легкая, низкопрофильная буровая установка маневрировала на месте и легко загнала секции фундамента в болото. Спиральные сваи могут быть установлены с помощью небольшого и легкого оборудования, чтобы уменьшить воздействие на полосу отчуждения. В экологически чувствительных районах нет необходимости удалять грунт, и они устраняют возможный ущерб, причиняемый бетоновозами, едущими на строительную площадку.

Беспроводной индикатор крутящего момента CHANCE® отслеживал продвижение винтовой сваи и удлинителей. Индикатор измеряет крутящий момент с помощью тензодатчиков, прикрепленных к центральному валу. Значения крутящего момента отображаются на индикаторе и передаются через Bluetooth™ на смарт-устройства. Существует прямая зависимость между крутящим моментом при установке и мощностью фундамента, которую инженеры могут рассчитать на основе профиля почвы на рабочей площадке. Узнайте больше о соотношении крутящего момента и мощности. Hubbell предлагает HeliCAP ^®, бесплатное программное обеспечение, которое рассчитывает спиральный анкер и грузоподъемность сваи.

Когда было достигнуто заданное значение крутящего момента, установка винтовой сваи была завершена. Теперь они были готовы к обрезке и обшивке до уровня грунта, что позволило окончательно разместить конструкции.

Спиральные фундаменты были спроектированы с регулируемой длиной секций (в данном случае 8 футов) с добавлением удлинений аналогичной длины для достижения устойчивого грунта под дном болота. Оборудование меньшего размера, необходимое для этого типа установки, могло оставаться значительно ниже безопасных расстояний линий под напряжением.

Кроме того, поскольку спиральные фундаменты не разрушают почву вокруг них, новые фундаменты можно было установить рядом с существующими. После того, как новые фундаменты были установлены и закрыты, конструкция была переброшена со старого фундамента на новый без прерывания подачи электроэнергии.

Фундаменты из стальных винтовых свай преодолели все трудности этого проекта и обеспечили эти передающие конструкции надежной основой на десятилетия вперед. Если вы столкнулись с проблемой фундамента, свяжитесь с территориальным менеджером Hubbell и позвольте нашей команде помочь с индивидуальным решением.

Адаптация теплоизоляционных архитектур на основе аддитивного производства

Abstract

Адаптация теплопередачи по структурным параметрам может привести к созданию механически хрупких и хрупких сетей. Непременной целью является разработка материалов иерархической архитектуры, которые сочетают тепловые и механические свойства в непрерывной и связанной сети. Многообещающая стратегия создания такой иерархической сети нацелена на аддитивное производство гибридных пористых вокселей в наномасштабе. Здесь мы описываем конвергенцию гибкого аддитивного производства пористых гибридных вокселей для адаптации иерархически и механически настраиваемых объектов. В одной из стратегий равномерно распределенные воксели пористого кремнезема, которые составляют основу для контроля теплового переноса, нековалентно связаны с полимерными сетями, создавая иерархическую сверхэластичную архитектуру с теплоизоляционными свойствами. Другая аддитивная стратегия для достижения механической прочности включает универсальную ортогональную гибридизацию поверхности вокселей пористого кремнезема, сохраняющую его низкую теплопроводность 190,1 мВт м ⁻¹ K ⁻¹ , гибкая деформация восстановления при сжатии (85%) и адаптированная механическая прочность от 71,6 кПа до 1,5 МПа. Напечатанные легкие высокоточные объекты обещают уменьшить тепловое старение литий-ионных аккумуляторов, обеспечивая путь управления температурой с использованием 3D-печатных объектов из кремнезема.

Введение

Аддитивное производство прототипов объектов со сложной геометрией и программируемыми структурами с высокой степенью индивидуальности ^1,2,3,4 , в то время как восходящее управление из модульных строительных блоков позволяет создавать аддитивные архитектуры с технически важными функциями ^1,2,5,6 . Наноразмерные пористые строительные блоки, отличающиеся выдающимися свойствами большой площади поверхности, высокой пористости и низкой плотности, регулируют перенос тепла в архитектурных конструкциях в пределах средней длины свободного пробега частиц воздуха (эффект Кнудсена), открывая большие перспективы для ряда технологий управления температурой. . Однако сборки пористых наночастиц по своей природе хрупкие из-за слабых взаимодействий между частицами, что ограничивает их структурное формирование, обрабатываемость и высокую точность миниатюризации ^1,7 . Таким образом, создание иерархической структуры сборки из наноразмерных пористых строительных блоков имеет решающее значение для обеспечения требуемых механических и тепловых свойств, высокой точности и мультимасштабируемости очень миниатюрных структур. Аддитивное производство сборок из гибридных материалов, нековалентных мостиков из неорганических и органических единиц, является многообещающей стратегией для обеспечения механической прочности и теплоизоляции конструкций сборок из пористых наночастиц в современных системах управления температурным режимом.

Здесь мы сообщаем о универсальной гибридизации ортогональной поверхности вокселей пористого кремнезема (силивокселей) с полимерными добавками, чтобы обеспечить связь между аддитивным производством и иерархической сборкой для превосходной обрабатываемости и структурного контроля. Однородные пористые силивоксели синтезированы путем гидролиза и конденсации тетраэтилортосиликата (ТЭОС) на мицеллах бромида цетилтриметиламмония (ЦТАБ), набухших мезитиеном, где мезитилен действует как расширитель пор мицелл ЦТАБ ⁸ . На рисунке 1a показаны изображения пористых силивокселей, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), при этом четко определенные пористые структуры могут сохраняться после обработки высокотемпературным спеканием (дополнительные рисунки 1 и 2). Удельная площадь поверхности (SSA) и размеры пор пористых силивокселей охарактеризованы с помощью метода Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) (дополнительный рисунок 3). При изменении температуры реакции от 0 °C до 100 °C и последующем спекании от 480°C до 600°C размер пор кремнезема колеблется от 8 нм до 11 нм, а SSA колеблется от 516 м ² / г до 210 м ² / г (дополнительный рисунок 3). Из-за синергетического вклада малых размеров пор и большого SSA (~ 516 м ² / г) пористые силивоксели достигают теплопроводности 19,1 мВт м ^-1 K ^-1 . Пористые и функционализированные силивоксели механически модулируются за счет проникновения полимерных добавок для создания трехмерной иерархической гибридной сети, в которой коллективные взаимодействия сетей гибридных вокселов кремнезема могут поддерживать целостность сборок силивокселей. Такие механически адаптированные и напечатанные изоляционные конструкции создают убедительную возможность для создания устойчивых систем теплового смягчения в экстремальных условиях. Сочетание гибкого аддитивного производства и пористых силивокселей обеспечивает целостное решение для решения вышеупомянутых задач по адаптации механической прочности без ущерба для высоких теплоизоляционных характеристик.

Рис. 1: Пористые силивоксели для аддитивного производства теплоизоляционных материалов.
a Пористые порошки силивокселя в качестве исходного сырья и суспензии полимерных добавок и пористых силивокселей в качестве чернил для аддитивного производства. Соответствующее ПЭМ-изображение пористых силивокселей. b Механически настраиваемые силивоксели путем настройки полимерных цепей с водородными связями и печати с помощью процесса стереолитографии. Механически гибкая миниатюрная Эйфелева башня, состоящая из силивокселей с высоким разрешением. c Механически прочная миниатюрная ваза с высокой точностью формы благодаря прямому письму тушью. Включение волокна может усилить прочность DIW-силивокселей. Шкала баров соответствует 10 мм.
Полноразмерное изображение
Результат
Иерархическая пористая природа силивокселей характеризуется большой площадью поверхности и структурой с открытыми порами, что открывает путь для гибридизации полимерных цепей на поверхности и с открытыми порами с образованием перколированной сети кремнезема, армированной межфазными поверхностями. взаимодействия водородных связей. На рисунке 1 показана гибридизация пористых силивокселей с водородными связями с концевыми гидроксильными группами диакрилата полиэтиленгликоля (ПЭГДА) и гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦ) 9.0450 9,10 рецептура адаптируемых чернил для прямой сборки иерархических пористых объектов с помощью стереолитографии (SLA-Silivoxel, рис. 1b) или прямого письма чернилами (DIW-Silivoxel, рис. 1c) соответственно. Гибкое аддитивное производство объектов из диоксида кремния позволяет настраивать механические характеристики в результате водородных связей между силанольными группами поверхности силивокселя и кислородом эфира или концевыми гидроксильными группами в полимерных добавках, таких как PEGDA или целлюлоза ⁹ . Механическая прочность достигается за счет усиленного взаимодействия между частицами силивокселей с помощью полимерных добавок, а механическая гибкость достигается за счет гибридной сетки, связанной физическими межцепочечными водородными связями и химически ковалентными поперечными связями. С другой стороны, уменьшенный объем твердой фазы в пористом кремнеземе может способствовать уменьшению путей теплопроводности, что обеспечивает печатным объектам низкую теплопроводность ^11,12 .
Полупрозрачные и гибкие объекты из гибридного кремнезема печатаются с высокой скоростью (4 мм/мин) и высоким пространственным разрешением (50 мкм) с помощью стереолитографической 3D-печати на основе проекции изображения маски (SLA-Silivoxles), включая пирамиду, гироид структура и миниатюрная Эйфелева башня (рис. 1b и дополнительная рис. 6). Сшитая сеть PEGDA обеспечивает механическую прочность SLA-Silivoxels, в то время как межфазная связь между кремнеземом и PEGDA-сеткой рассеивает энергию при деформации SLA-Silivoxels. Присутствие силивокселей не только увеличивает плотность сшивания за счет взаимодействия с цепями ПЭГДА, но и придает ему превосходные теплоизоляционные свойства. На рисунке 2а показано сжатие/разжатие пальцев структуры тройных периодических минимальных поверхностей (TPMS) (примитивная модель Шварца) с нулевой средней кривизной и плавным переходом минимальной поверхности, демонстрирующее гибкость SLA-Silivoxels 9.0450 13,14 . Гибкость при сжатии является результатом синергетического эффекта сборки вокселей кремнезема с водородными связями и сшитой полимерной сети в SLA-Silivoxels. Из-за обратимых нековалентных взаимодействий (водородных связей, цепных запутываний и ван-дер-ваальсовых взаимодействий) между силивокселями и цепями ПЭГДА механическое напряжение на SLA-силивокселах может быть эффективно рассеяно за счет распространения вдоль полимерных цепей, а не концентрации, что предотвращает разрушение конструкции и придает SLA-Silivoxels сверхэластичные свойства. Как показал конечно-элементный анализ (МКЭ, рис. 2б) упругого отклика, при определенном сжатии решетчатой модели концентрация напряжений на поверхности конструкции не наблюдается, а распределение деформации равномерно по поперечному сечению. область. Структура TPMS может иметь большую способность к механическому извлечению с высоким содержанием силивокселей. Синергетический эффект молекулярных цепей гидрогеля и пористых силивокселей влияет на восстанавливаемую деформацию, которая является результатом приложенного напряжения сжатия, равномерно распределенного по поверхностям, избегая концентрации напряжения.
Рис. 2: Характеристики SLA-силивокселей.
a Восстанавливаемая при сжатии решетка SLA-силивокселей с концентрацией силивокселя 70 мас.%. Масштабная линейка 10 мм. b FEA (Конечно-элементный анализ) Контур напряжения одноосного сжатия SLA-силивокселей. c Оптические изображения высушенных образцов SLA с силивокселями и без них. SLA-силивоксели могут сохранять форму, в то время как образцы SLA без силивокселей значительно сжимаются. d СЭМ-изображение образца SLA без силивокселей. e SEM-изображение SLA-силивокселей. f Восстанавливаемая деформация при сжатии в зависимости от концентрации силивокселей и температурно-зависимая теплопроводность образцов SLA с 0 масс.% и 75 масс.% силивокселей. г Сравнение теплопроводности с модулем Юнга (сплошные символы) и прочностью (незакрашенные символы) между литературными данными и SLA-силивокселями в этой работе.
Увеличить
SLA-силивоксели после высыхания сохраняют форму и размеры, которые противостоят усадке по сравнению с SLA-образцами без силивокселей (рис. 2в). СЭМ-изображения показывают морфологию морщин для образца SLA без силивокселей, в то время как наличие силивокселей препятствует поверхностным морщинам (рис. 2d, e). При концентрации силивокселей <28,5% масс. максимальная деформация восстановления составляет 80%, в то время как концентрация силивокселей увеличивается с 28,5% масс. до 75% масс. максимальная деформация восстановления сохраняется на уровне 75% (рис. 2f и дополнительные рисунки 8–10). . Эластичная прочность Y и модуль Юнга E для образцов с различными концентрациями силивоксела показаны на дополнительном рисунке 10. Для образцов без иерархических пористых силивокселей Y и E составляют 0,0716 МПа и 0,089, соответственно. а с увеличением концентрации силивоксела до 28,5% мас. значения Y и E увеличиваются примерно в 12 раз, до 0,8153 МПа и 1,1 МПа соответственно. На рисунке 2f сравнивается температурная зависимость теплопроводности SLA-Silivoxel от 30 °C до 106 °C. Образец SLA без пористых силивокселей показывает высокую теплопроводность 0,21 Вт м ⁻¹ K ⁻¹ при 30 °C, а с повышением температуры теплопроводность постепенно увеличивается до 0,225 Вт м ⁻¹ K ⁻¹ . Из-за низкой теплопроводности пористых силивокселей теплопроводность SLA-силивокселей снижается до 0,06 мВт м ⁻¹ K ⁻¹, когда концентрация кремнезема достигает 75 % масс. , по сравнению с таковой (0,21 Вт м ^{− 1} K ⁻¹ ) образца SLA без силивокселей. На рисунке 2g сравниваются теплопроводность и модуль Юнга, прочность различных систем гибридных материалов, что подтверждает механическую прочность и низкую теплопроводность SLA-Silivoxles 9.0450 15,16,17 . Гибридные материалы обычно показывают высокую теплопроводность 0,1-0,6 Вт м ^-1 К ^-1 , в отличие от SLA-силивокселей, теплопроводность может достигать 0,06 Вт м ^-1 К ^-1 . Улучшенные теплоизоляционные характеристики являются результатом высокой загрузки силивокселей (75 мас.%) в гибких гибридных сетях, в то время как силивоксели также определяют теплоизоляционные характеристики по сравнению с ограниченным содержанием полых наночастиц (<30 об.%) в полимерной матрице, показанной на рис. 2г. SLA-силивоксели могут найти многообещающие применения для управления температурным режимом в гибкой электронике и носимых устройствах.
Механическое усиление пористых силивокселей за счет волокнистых добавок может быть дополнительно достигнуто за счет прямого письма чернилами (DIW-Silivoxels), на котором пример наложенной структуры демонстрирует возможность высокого разрешения (рис. 3a, b и дополнительный рисунок 11). ). Механические свойства DIW-Silivoxels оцениваются с помощью испытаний на одноосное сжатие и многоцикловых кривых напряжения-деформации (дополнительный рисунок 12). После достижения предела текучести напечатанную пористую структуру можно уплотнить, увеличив деформацию сжатия для увеличения прочности на сжатие. Для 2-го цикла сжатия с деформацией, достигающей 4%, максимальная прочность DIW-Silivoxels могла достигать 1,5 МПа. Падение нагрузки во время пиковой нагрузки указывает на выход из строя силивокселей DIW в условиях сжатия. При концентрации волокна выше 20% масс. DIW-Silivoxels становятся мягкими, а кривые максимальной нагрузки падают по сравнению с образцами с 10% масс. и 20% масс. волокон (дополнительный рисунок 12). Более высокий объем волокон в DIW-Silivoxels может вызвать расслаивание во время сжатия. При увеличении концентрации волокна с 10% по массе до 30% по массе пористость падает с 82% до 70% (дополнительный рисунок 12). На рисунке 3c показаны модуль Юнга и прочность DIW-силивокселей, при этом оптимальный модуль Юнга составляет 20 МПа, а прочность – 1,5 МПа для 20 % волокнистых добавок. При содержании выше 20% масс. DIW-Silivoxel становится податливым и мягким с постоянным модулем Юнга 4 МПа и прочностью 0,5 МПа. Температурная зависимость теплопроводности DIW-Silivoxel на рис. 3г показывает увеличение теплопроводности от 0,035 Вт/м К до 0,07 Вт/м К при повышении температуры от 100 °С до 500 °С. На рисунке 3e сравнивается теплопроводность с модулем Юнга DIW-Silivoxel и гибридных материалов, армированных волокном 9.0450 18,19 , где DIW-Silivoxel показывает более низкую теплопроводность и более высокую жесткость при сжатии. Взаимодействия между сборками пористого силивокселя и армирующим волокном способствуют повышению жесткости при механическом сжатии, в то время как синергетический вклад иерархических пористых гибридных сетей демонстрирует высокую теплоизоляцию (рис. 3e). Печатные силивоксели с высокой точностью формы и сложной конструкцией демонстрируют высокую механическую перестраиваемость и малый вес, что обещает их использование в приложениях управления температурой.
Рис. 3: Характеристики DIW-силивокселей.
a CAD-модель полой конструкции нагромождения. b СЭМ-изображения полой древесно-ворсовой структуры DIW-силивокселей. Шкала баров составляет 400 мкм. c Модуль Юнга и максимальная прочность в зависимости от концентрации волокон. d Зависимость теплопроводности силивокселей DIW от температуры. e Сравнение теплопроводности с модулем Юнга литературы и этой работы.
Полноразмерное изображение
Теплоизоляционные материалы защищают литий-ионный аккумулятор от распространения перегрева. Локальный тепловой разгон или возгорание, вызванные высокотемпературными горячими точками, влияют на аккумуляторные батареи, вызывая локальные повреждения, и такие стратегии смягчения последствий теплового разгона необходимы для систем управления температурным режимом, таких как носимые устройства, микроэлектромеханические системы, смартфоны и электромобили. ^20,21 . Таким образом, различные корпуса батарей DIW-silivoxel для литий-ионных аккумуляторных элементов печатаются с разной толщиной 2 мм, 3 мм, 4 мм и 5 мм (рис. 4a), чтобы оценить защиту батареи от экстремальных условий окружающей среды и теплового воздействия. убегать. На рис. 4б показана схема термомиграции блока аккумуляторных батарей под защитой корпусов батарей DIW-силивоксель. Тепловые инфракрасные (ИК) изображения корпусов батарей DIW-Silivoxel различной толщины показывают тепловое сопротивление на холоде (-14,9^o C) и горячей (76,9 °C) среде, как показано на рис. 4b-c. Дельта-температура между верхней и нижней поверхностью DIW-Silivoxel показывает возрастающее значение от 30 до 45 °C для образцов толщиной от 2 мм до 5 мм, обещая снижение теплового разгона для приложений литий-ионных аккумуляторов. Чтобы проиллюстрировать полезность DIW-силивокселей для тепловой защиты аккумуляторов, мы дополнительно оцениваем перезаряжаемые батареи, нагретые до 70 ˚C с корпусами батарей из DIW-силивокселей или без них для тепловой защиты, и полученные профили гальваностатической зарядки/разрядки показаны на рис. . 4д. Начальная разрядная емкость обоих элементов составляет ~60 мАч, что близко к его номинальной разрядной емкости (65 мАч). При токе разряда 4 мА оба элемента продемонстрировали значительную потерю емкости, которая составляет 18 % для одного с изоляцией и 27 % для без изоляции на пятом цикле зарядки/разрядки. При более высоком токе разряда (5 мА) потеря емкости более значительна, и значения увеличиваются до 36% и 44% для аккумуляторов с изоляцией и без изоляции соответственно на 7-м цикле зарядки/разрядки. Гораздо меньшая потеря емкости, наблюдаемая в изоляционном слое, демонстрирует большой потенциал DIW-силивокселей в смягчении эффекта теплового старения аккумуляторов. Чтобы определить причину меньшей потери емкости, связанной с изоляцией из DIW-силивокселей, для исследования динамического поведения ячеек после нагревания используется спектроскопия электрохимического импеданса (EIS). Как показано на графике Найквиста на рис. 4f, в области высоких частот имеется вдавленный полукруг, а в области низких частот — хвост. По сравнению с незначительной разницей последовательного сопротивления ( 9В ячейке с DIW-силивоксельная изоляция корпуса, предполагающая меньшее сопротивление переносу заряда на границе раздела электрод/электролит и быстрый процесс диффузии ионов, соответственно ²² . Результат показывает, что изоляционный корпус может обеспечить легкую кинетику заряда/разряда за счет минимизации изменения сопротивления переносу заряда и поддержания высокой скорости диффузии ионов лития при работе при высокой температуре. В дополнение к смягчению теплового разгона силивоксели DIW также демонстрируют отличные звукоизоляционные характеристики (дополнительный рисунок 13), где интенсивность звука снижается на 28%, 28% и 32% при частотах 500 Гц, 800 Гц и 1200 Гц соответственно по сравнению с с фоновым шумом. Звукоизоляционная эффективность ДИВ-силивокселей в 2–3 раза выше, чем у пенополистирола от 500 Гц до 800 Гц, а звукоизоляционная эффективность ДИВ-силивокселей в 7 раз выше, чем у пенополистирола при частоте 1200 Гц.
Рис. 4. Аддитивное производство силивокселей для регулирования температуры аккумуляторов.
a Корпуса батарей DIW-silivoxels толщиной 2 мм, 3 мм, 4 мм и 5 мм. Масштабная линейка 10 мм. b Схема защиты аккумуляторных батарей от перегрева. в , г ИК-изображение корпусов DIW-силивокселей разной толщины на холодной поверхности (-14,9 °С) и на горячей поверхности (76,9 °С). e Профили зарядки/разрядки литий-ионных аккумуляторов с (открытый символ) и без (закрытый символ) корпусом из DIW-силивокселя для термозащиты на нагревательной плите при 70 °C. f Графики Найквиста для литий-ионных аккумуляторов с силиконовым корпусом DIW и без него для тепловой защиты на нагревательной плите при 70 °C.
Изображение полного размера
В заключение мы представляем гибкое аддитивное производство структурированных пористых силивокселей. Настраиваемая механическая прочность может быть достигнута за счет гибридизации ортогональной поверхности силивокселей, которые могут быть напечатаны на 3D-принтере с использованием стереолитографии и прямого письма чернилами. Сочетание сложного и оптимизированного дизайна (например, структура TPMS), аддитивного и цифрового производства (например, SLA и DIW), эффективного и программируемого синтеза материалов (например, силивоксели) предложило уникальное решение для пространственной сборки микроскопических строительных блоков в настраиваемый и контролируемой макроскопической структурой с желаемыми теплоизоляционными и механическими свойствами, сохраняя при этом низкую теплопроводность 19.1 мВт м ^-1 K ^-1 , гибкая деформация при восстановлении при сжатии (85%) и индивидуальная механическая прочность от 0,2 МПа до 1,4 МПа. Кроме того, легкие детали из диоксида кремния, напечатанные на 3D-принтере, обещают смягчение теплового старения для аккумуляторов с критическим энергопотреблением.
Методы
Материалы и процедура печати
Пористые синтез Силивокселя
Пористые силивоксели приготовлены путем растворения 18,75 г цетил триметил-аммония (CTAB, Sigma-Aldrich), 15 MLITY-MESITY и 1. 5 MLOMONIARIIMIRIIMINIARIMENIARIMENIANITIO вода при различных температурах (0, 30, 60, 100°С). Раствор перемешивают в течение 4 часов с помощью магнитной мешалки (Thermo Scientific), работающей со скоростью 800 об/мин. Затем в раствор медленно добавляют 15 мл тетраэтилортосиликата (TEOS, Alfa Aesar). Держите раствор в духовке при температуре 60 °C для испарения. Высушенные частицы пористого силивокселя подвергают термообработке при 480 °С в течение 1 часа для удаления органических остатков. С помощью шаровой мельницы частицы силивокселя измельчаются для последующей 3D-печати.
Стереолитографическая 3D-печать на основе проекции изображения маски
Прекурсор для печати готовят путем смешивания 15 об.% поли(этиленгликоль) диакрилата (PEGDA, Mn700, Sigma-Aldrich) и 0,5 мас.% фотоинициатора (литийфенил-2). ,4,6-триметилбензоилфосфинат, чистота ≥ 95%, Sigma-Aldrich), 0,05 % фотопоглотителя (хинолиновый желтый, чистота≥95%, Sigma-Aldrich) и пористые силивоксели, измельченные в шаровой мельнице. Фотоинициатор и фотопоглотитель используются покупными. Затем для печати высокоточных архитектур используется специально созданный SLA-принтер с восходящей конфигурацией. Источником света проектора является ультрафиолетовый (УФ) свет с длиной волны 385 нм, с проектором 1080 P (Wintech PRO4500, Texas Instrument). Модель Эйфелевой башни CAD (автоматизированное проектирование) нарезается для маскирования изображений с использованием специально запрограммированного программного обеспечения для нарезки с толщиной слоя 50 мкм. Специально запрограммированное управляющее программное обеспечение синхронизирует проекцию изображения маски и движение платформы сборки. Отпечатанные детали сушат в условиях контролируемой влажности при температуре 80 °C в течение 12 часов.
Процесс прямого письма чернилами
Коллоидные чернила для печати получают путем смешивания спеченных пористых силивокселей в деионизированной воде в концентрации 70 мас.%. Алюмоборосиликатное волокно (Унифракс) добавляют в коллоидную краску в количестве 30% масс. пористых силивокселей. Диспергирующий агент (Darvan 811, Vanderbilt Minerals) добавляют в виде 2% масс. деионизированной воды для диспергирования частиц силивокселя. Модификатор вязкости (ГПМЦ, гидроксипропилметилцеллюлоза, H7509, Sigma-Aldrich) добавляют к чернилам в концентрации 1,1 вес. % деионизированной воды для регулирования реологических свойств 9.0450 23 . Чернила перемешиваются до однородного состояния в течение 12 часов на магнитной мешалке. Готовые к печати коллоидные чернила обладают реологическими свойствами, уменьшающими сдвиг. Специализированный 3D-принтер на основе экструзии используется для прямого письма пористыми силиконовыми чернилами. Воздушный компрессор используется для обеспечения пневматического давления (3,2 фунта на квадратный дюйм) в процессе экструзии. Экструдер состоит из спирального сопла диаметром 400 мкм (Nordson EFD). Траектория экструдера создается программным обеспечением Slic3r (slic3r.org), шаблон заполнения задан как прямолинейный, а толщина слоя составляет 250 мкм для печати модели вазы с высоким соотношением сторон (рис. 1c).
Микроструктурный анализ
Микроструктура силивокселей и печатных образцов визуализируется с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) Carl Zeiss AURIGA при ускоряющем напряжении 3 кВ. Обычно тонкий слой Au напыляется, чтобы избежать эффекта заряда. ПЭМ-изображения образцов записывают на просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) высокого разрешения JEOL-2100 при 200 кВ. Анализ БЭТ проводят на Tristar II 3020 (Micromeretics Corp. Atlanta, GA). Удельную поверхность (SSA) и распределение пор по размерам оценивают с помощью низкотемпературного (77 K) азота (N ₂ ) метод измерения изотермы адсорбции-десорбции. Чистые наночастицы перед анализом дегазируют при 300°С в течение 1 ч. Площади поверхности рассчитаны по теории Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ) с использованием данных изотермы адсорбции при P/P ₀ от 0,05 до 0,30. Инфракрасные спектры с преобразованием Фурье (FTIR) получают в режиме нарушенного полного отражения (ATR-FTIR-спектроскопия) с помощью Bruker VERTEX 70 на подложке из ZnSe, и во время измерения применяется атмосферная компенсация.
Измерение теплопроводности
Измерение теплопроводности в домашних условиях выполняется в соответствии со стандартной процедурой теплопроводности ASTM C518. Датчик потока от компании Fluxteq откалиброван с эталонным коммерческим теплоизоляционным материалом из экструдированного полистирола. Измерение теплопроводности в зависимости от температуры выполняется на TPS 2200. Характеристики теплоизоляции оцениваются с помощью инфракрасной камеры (Fotric 225 Pro Thermal Camera). Электрохимические измерения литий-диоксид-марганцевых аккумуляторов (модель Maxell ML2032) выполняются с помощью прибора VMP3 (BioLogic Science Instruments). Ячейки заряжаются/разряжаются гальваностатически между 1,5 и 3,3 В при 70 °C. Для достижения хорошего сравнения используются преднамеренно более высокие разрядные токи (4 и 5 мА) по сравнению с номинальным разрядным током (0,2 мА). Спектры импеданса переменного тока собираются путем применения синусоидальной волны с амплитудой 5 мВ в диапазоне частот от 1 кГц до 100 мГц.
Механические испытания и анализ методом конечных элементов
Изучение механических свойств композитных наночастиц проводится на универсальной испытательной машине МТС со сверхчувствительным тензодатчиком. Размер выборки – 1-дюймовые кубы. Исследование конечно-элементной модели выполняется в решателе Abaqus от Dassault Systems. Все степени свободы нижней пластины зафиксированы. Десятиузловой тетраэдрический элемент используется для создания сетки примитивной модели Шварца. Также выполняется анализ сходимости сетки.
Доступность данных
Данные, подтверждающие результаты этого исследования, включены в эту статью и ее дополнительные файлы. Любую дополнительную информацию можно получить у авторов по запросу.
Ссылки
Zhao, S. et al. Аддитивное производство кремнеземных аэрогелей. Природа 584 , 387–392 (2020).
КАС Статья Google ученый
“>
Aubert, T. et al. Чернила из наноматериала из пористых клеток для прямой и внутренней трехмерной печати. Нац. коммун. 11 , 4695 (2020).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Guo, Z. et al. Рентабельное аддитивное производство аэрогеля кремнезема, высушенного под давлением при комнатной температуре. J. Производство. науч. Eng . 2020. 143 .
Кайл, С. 3D-печать бактерий: новый рубеж в биотехнологии. Тенденции биотехнологии. 36 , 340–341 (2018).
КАС Статья Google ученый
Kotz, F. et al. Трехмерная печать прозрачного плавленого кварцевого стекла. Природа 544 , 337–339 (2017).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
“>
Dylla-Spears, R. et al. Стеклянная оптика с градиентным показателем преломления, напечатанная на 3D-принтере. науч. Дополнение . 6 , eabc7429 (2020).
Малеки Х. и др. Сжимаемые, теплоизолирующие и огнестойкие аэрогели за счет самособирающихся биополимеров фиброина шелка внутри структуры кремнезема – подход к 3D-печати аэрогелей. Приложение ACS Матер. интерфейсы 10 , 22718–22730 (2018 г.).
КАС Статья Google ученый
млн лет, К. и др. Самосборка высокосимметричных ультрамалых неорганических клеток, управляемая мицеллами поверхностно-активного вещества. Природа 558 , 577–580 (2018).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
млн лет, К. и др. Выяснение механизма процессов ПЭГилирования наночастиц кремнезема с использованием флуоресцентной корреляционной спектроскопии. Хим. Матер. 28 , 1537–1545 (2016).
КАС Статья Google ученый
Guo, Z. & Zhou, C. Последние достижения в производстве добавок на основе чернил для пористых структур. Доп. Произв. 48 , 102405 (2021).
КАС Google ученый
Hu, F., Wu, S., & Sun, Y. Материалы с полой структурой для теплоизоляции. Дополнительные материалы 31 , 1801001 (2019).
Кистлер, С. С. и Колдуэлл, А. Г. Теплопроводность кремнеземного аэрогеля. Индивидуальный инж. хим. 26 , 658–662 (1934).
КАС Статья Google ученый
Юнг, Г. С. и Бюлер, М. Дж. Многомасштабная механика трижды периодических минимальных поверхностей трехмерной пены графена. Нано Летт. 18 , 4845–4853 (2018).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Виджаявенкатараман, С., Куан, Л.Ю. и Лу, В.Ф. Керамические трехмерные периодические минимальные поверхностные структуры, напечатанные на 3D-принтере, для проектирования функционально дифференцированных костных имплантатов. Матер. Дес. 191 , 108602 (2020).
КАС Статья Google ученый
Ляо Ю. и др. Композитная тонкая пленка из полых сфер кремнезема и полиуретана на водной основе: отличные теплоизоляционные и светопропускные характеристики. Матер. хим. Физ . 133 , 642–648 (2012).
Чжао, С.В. и другие. Влияние гибридных полых микросфер на теплоизоляционные и механические свойства силиконовых каучуковых композитов. Заявл. Полимер 135 , 46025 (2018).
Hu, Y. et al. Композиты силиконовый каучук/полые стеклянные микросферы: влияние разбитых полых стеклянных микросфер на механические и теплоизоляционные свойства. Композ. науч. Технол. 79 , 64–69 (2013).
КАС Статья Google ученый
Huang, Y. et al. Композит из игольчатого войлока и кремнезема с механическим армированием и аэрогеля с его воспламеняемостью. J. Sol.-Gel Sci. Технол. 88 , 129–140 (2018).
КАС Статья Google ученый
Li, C. et al. Механические, термические и воспламеняемые свойства композитов пленка стекловолокна/аэрогель кремнезема. J. Non-Crystalline Solids 457 , 52–59 (2017).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Фэн Х. и др. Снижение теплового разгона литий-ионных аккумуляторов. Дж 4 , 743–770 (2020).
КАС Статья Google ученый
Li, Q. et al. Численное исследование снижения теплового разгона с помощью пассивной системы управления температурным режимом. J. Источники питания 429 , 80–88 (2019).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Яо, Ф., Фам, Д. Т. и Ли, Ю. Х. Материалы на основе углерода для литий-ионных аккумуляторов, электрохимических конденсаторов и их гибридных устройств. ChemSusChem 8 , 2284–2311 (2015).
КАС Статья Google ученый
Guo, Z. et al. Аддитивное производство пористой керамики с пенообразователем. J. Производство. науч. англ. 144 , 021010 (2022).
Артикул Google ученый
Скачать ссылки
Благодарности
Мы хотели бы выразить признательность Рэйчел Ли и профессору Ульриху Визнеру из Корнельского университета за их конструктивные обсуждения синтеза пористых силивокселей. С.Р. и К.З. признательны за финансовую поддержку аэрогеля на основе кремнезема со стороны Управления по энергоэффективности и возобновляемой энергии (EERE) Министерства энергетики США под номером DE-EE0008675 Управления строительных технологий (BTO). Ч.З. признает финансовую поддержку со стороны Национального научного фонда США (NSF) через награду CMMI-1846863. С.Р. признает Национальный научный фонд США (NSF) наградой 2217499 для исследования биоинспирированного наноматериала.
Информация об авторе
Примечания автора
Эти авторы внесли равный вклад: Лу Ань, Цзыпэн Го, Чжэн Ли.
Авторы и организации
Факультет машиностроения и аэрокосмической техники, Университет в Буффало, Государственный университет Нью-Йорка, Буффало, штат Нью-Йорк, США
Лу Ань, Чжэн Ли, Юн Ху, Юлонг Хуан и Шенцян
Факультет промышленной и системной инженерии, Университет Буффало, Государственный университет Нью-Йорка, Буффало, штат Нью-Йорк, США
Zipeng Guo & Chi Zhou
Факультет дизайна материалов и инноваций, Университет в Буффало, Государственный университет Нью-Йорка, Буффало, штат Нью-Йорк, США
Ю Фу и Фей Яо
, Химический факультет в Буффало, Университет штата Нью-Йорк, Буффало, штат Нью-Йорк, США
Shenqiang Ren
Институт исследований и образования в области энергетики, окружающей среды и водных ресурсов (RENEW), Университет Буффало, Университет штата Нью-Йорк, Буффало, Нью-Йорк, США
Shenqiang Ren
Авторы
Lu An
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Zipeng Guo
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Zheng Li
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия
Ю Фу
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Yong Hu
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Yulong Huang
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Фей Яо
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Chi Zhou
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Shenqiang Ren
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Вклады
L. A., Z.G., C.Z. и S.R. задумал идею и провел эксперименты. Л.А. и Л.З. осуществил синтез силивокселей. З.Г. и К.З. выполняли прямое письмо тушью и стереолитографическую печать. Л.А., Л.З., Йо.Х. и Ю.Х. проведены выборочные характеристики. Ю.Ф. и Ф.Ю. провел тестирование аккумулятора. Ф.Ю., К.З. и С.Р. руководил и курировал проект. Все авторы обсудили результаты и прокомментировали рукопись.
Авторы переписки
Переписка с Фей Яо, Чи Чжоу или Шэньцян Рен.
Заявление об этике
Конкурирующие интересы
Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.
Рецензирование
Информация о рецензировании
Nature Communications благодарит анонимных рецензентов за их вклад в рецензирование этой работы.
Дополнительная информация
Примечание издателя Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и институциональной принадлежности.
Дополнительная информация
Дополнительная информация
Права и разрешения
Открытый доступ Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате. , при условии, что вы укажете первоначальных авторов и источник, предоставите ссылку на лицензию Creative Commons и укажите, были ли внесены изменения. Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons для статьи, если иное не указано в кредитной строке материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons статьи, а ваше предполагаемое использование не разрешено законом или выходит за рамки разрешенного использования, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.