Строительные материалы теплоизоляционные: Материалы для теплоизоляции – технические характеристики, виды теплоизоляционных строительных материалов и минеральной ваты.

• Самые теплые, легкие и упругие материалы относятся к минеральной вате на основе кварца. 
• В вопросах пожарной безопасности и экологичности утеплители равны  – оба относятся к группе негорючих материалов и произведены из природных компонентов. Каменная вата – из базальтовых горных пород, минеральная вата на основе кварца из соответствующего названию сырья, которое расплавляется при температуре 1300 градусов для образования длинных, упругих и прочных волокон.
• Область применения базальтовой ваты и минваты на основе кварца идентична. Они оба рекомендованы для утепления крыши, скатной и плоской кровли, мансарды, стен снаружи и  изнутри, штукатурных и вентилируемых фасадов, межкомнатных перегородок и холодных чердачных перекрытий, бань и саун.

Есть узкоспециализированные продукты, предназначение которых утеплить стены, звукоизолировать перегородки,  восстановить исторический облик здания и т.д., и универсальные решения для утепления всего дома одним материалом.

• Шумоизоляция достигается при использовании любого вида минеральной ваты.
• Больше маневренности и удобства в работе с материалами из минеральной ваты на основе кварца. Она имеет легкий вес и разные форматы: у вас есть выбор работы с плитами или рулонами.  
• Долговечность и устойчивость минераловатного утеплителя в конструкции составляет не менее 50 лет при правильном монтаже.

Помимо минеральной ваты к теплоизоляции предотвращающего  типа относят арболитовый утеплитель, пено поливинилхлоридный, пенополиуретановый,  сотопластовый, утеплитель из ДСП, вспененного полиэтилена, пенополистирол, древесноволокнистую изоляционную плиту, фибролит и другие материалы. Обращайте внимание на их коэффициент теплопроводности, сферу применения, безопасность, срок службы, удобство монтажа и дополнительные преимущества типа шумоизоляции и утепляйтесь правильно.

Теплоизоляционные материалы — характеристики, свойства, применение | Строительный справочник | материалы – конструкции

В решении проблем энергосбережения, а также для повышения комфортности помещений немаловажную роль играет утепление ограждающих конструкций зданий: наружных стен, перекрытий, покрытия и т.д.

Применительно к существующим зданиям, проще снизить их энергопотребление за счёт утепления покрытия (кровли) при ремонте.

Применение тепловой изоляции при устройстве мастичных и рулонных кровель для плоских покрытий снаружи здания в какой-то мере позволяет снизить затраты на отопление помещений за счёт снижения теплового потока вследствие увеличения термического сопротивления одного из ограждающих конструкций — покрытия. Кроме того, тепловая изоляция для плоских железобетонных покрытий:

• защищает покрытие от воздействий переменных температур наружного воздуха;
• выравнивает температурные колебания основного массива покрытия, благодаря чему исключается появление трещин, вследствие неравномерных температурных колебаний;
• сдвигает точку росы во внешний теплоизоляционный слой, что исключает отсыревание бетонного или железобетонного массива покрытия;

Применение утепления для скатных крыш позволяет превратить чердачное помещение в жилое, что увеличивает полезную площадь жилья. А утепление кровли из металлического профилированного листа предотвращает появление конденсата на его поверхности в холодное время года, что очень важно, например, для складских помещений.

Следует отметить, что физико-технические свойства используемых теплоизоляционных материалов оказывают определяющее влияние на теплотехническую эффективность и эксплуатационную надёжность конструкций.

При выборе теплоизоляционных материалов следует учитывать, что на долговечность и стабильность теплофизических и физико-механических свойств теплоизоляционных материалов, входящих в конструкцию ограждения, оказывают существенное влияние многие эксплуатационные факторы. Это, в первую очередь, знакопеременный (зима-лето) температурно-влажностный режим «работы» конструкции и возможность капиллярного и диффузионного увлажнения теплоизоляционного материала, а также воздействие ветровых, снеговых нагрузок, механические нагрузки от хождения людей, перемещения транспорта и механизмов по поверхности кровли производственных зданий.

Поскольку теплоизоляционные материалы, применяемые в строительстве, «работают» в достаточно жёстких условиях, к ним предъявляются повышенные требования.

Прежде всего, обратите внимание на коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К), материала. Он должен быть таков, чтобы материал в условиях эксплуатации мог обеспечить требуемое сопротивление теплопередачи в конструкции, при минимально возможной толщине теплоизоляционного слоя. Следовательно, предпочтение надо отдавать высокоэффективным материалам.

Кроме того, теплоизоляционные материалы должны обладать морозостойкостью (не менее 20—25 циклов), чтобы сохранять свои свойства без существенного снижения прочностных и теплоизоляционных характеристик до капитального ремонта здания, а так же быть водостойкими, биостойкими, не выделять в процессе эксплуатации токсичных и неприятно пахнущих веществ.

Плотность материала, применяемого для утепления, должна быть не более 250 кг/м3 , иначе существенно возрастают нагрузки на конструкции, что нужно учитывать при выборе материалов для ремонта ветхих строений.

Характеристики теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционные материалы обладают рядом теплотехнических свойств, знание которых необходимо для правильного выбора материала конструкции и проведения теплотехнических расчётов. Точность последних в значительной степени зависит от правильного выбора значений теплотехнических показателей. Какие же это показатели?

Плотность теплоизоляционных материалов

1. Средняя плотность — величина, равная отношению массы вещества ко всему занимаемому им объёму. Средняя плотность измеряется в кг/м3.

Следует отметить, что средняя плотность теплоизоляционных материалов достаточна низка по сравнению с большинством строительных материалов, так как значительный объём занимают поры. Плотность применяемых в настоящее время в строительстве теплоизоляционных материалов лежит в пределах от 17 до 400 кг/м3, в зависимости от их назначения.

Известно, что чем меньше средняя плотность сухого материала, тем лучше его теплоизоляционные свойства при температурных условиях, в которых находятся ограждающие конструкции зданий.

Чем меньше средняя плотность материала, тем больше его пористость. От характера пористости зависят основные свойства материалов, определяющие их пригодность для применения в строительных конструкциях: теплопроводность, сорбционная влажность, водопоглощение, морозостойкость, прочность. Наилучшими теплоизоляционными свойствами обладают материалы с равномерно распределёнными мелкими замкнутыми порами.

Теплопроводность теплоизоляционных материалов

2. Теплопроводность — передача тепла внутри материала вследствие взаимодействия его структурных единиц (молекул, атомов, ионов и т.д.) и при соприкосновении твёрдых тел.

Количество теплоты, которое передаётся за единицу времени через единицу площади изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице, называется теплопроводностью (коэффициентом теплопроводности). Теплопроводность измеряют в Вт/(м*К). Методики и условия испытаний теплопроводности материалов в различных странах могут значительно отличаться, поэтому при сравнении теплопроводности различных материалов необходимо указывать, при каких условиях, в частности температуре, проводились измерения.

СОСТАВЛЯЮЩИЕ  ТЕПЛОПОТЕРЬ (для пустого здания без внутренних перегородок)

На величину теплопроводности пористых материалов, каковыми являются теплоизоляционные материалы, оказывают влияние плотность материала, вид, размеры и расположение пор, химический состав и молекулярная структура твёрдых составных частей, коэффициент излучения поверхностей, ограничивающих поры, вид и давление газа, заполняющего поры. Однако преобладающее влияние на величину теплопроводности имеют его температура и влажность.

Теплопроводность материалов возрастает с повышением температуры, однако, гораздо большее влияние в условиях эксплуатации оказывает влажность.

Влажность теплоизоляционных материалов

3. Влажность — содержание влаги в материале. С повышением влажности теплоизоляционных (и строительных) материалов резко повышается их теплопроводность.

Очень важной характеристикой теплоизоляционного материала, от которой зависит теплопроводность, является и сорбционная влажность, представляющая собой равновесную гигроскопическую влажность материала, при различной температуре и относительной влажности воздуха.

Водопоглощение теплоизоляционных материалов

4. Водопоглощение — способность материала впитывать и удерживать в порах влагу при непосредственном соприкосновении с водой. Водопоглощение теплоизоляционных материалов характеризуется количеством воды, которое поглощает сухой материал при выдерживании в воде, отнесённым к массе сухого материала.

Следует обратить внимание, что водопоглощение теплоизоляционных материалов отечественного производства и инофирм определяется по разным методикам.

При выборе материала для конструкции рекомендуется обращать внимание на показатели, приведенные в ТУ, ГОСТ или рекламных проспектах (для материалов инофирм), и сравнивать их с требуемыми по условиям эксплуатации А и Б (приложения 3 СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника»). Как правило, теплопроводность теплоизоляционных материалов в условиях А и Б процентов на 15—25 выше, чем указано в стандартах для сухих материалов при температуре 25оС.

Значительно снизить водопоглощение минераловатных и стекловолокнистых теплоизоляционных материалов позволяет их гидрофобизация, например, путём введения кремнийорганических добавок.

Продукция иностранных производителей, поставляемая на наш рынок, является гидрофобизированной, а отечественная, за небольшим исключением, является негидрофобизированной.

Морозостойкость теплоизоляционных материалов

5. Морозостойкость — способность материала в насыщенном состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения. От этого показателя существенно зависит долговечность всей конструкции, однако, данные по морозостойкости не приводятся в ГОСТ или ТУ.

Механические свойства теплоизоляционных материалов

6. К механическим свойствам теплоизоляционных материалов относят прочность (на сжатие, изгиб, растяжение, сопротивление трещинообразованию).

Прочность — способность материалов сопротивляться разрушению под действием внешних сил, вызывающих деформации и внутренние напряжения в материале. Прочность теплоизоляционных материалов зависит от структуры, прочности его твёрдой составляющей (остова) и пористости. Жёсткий материал с мелкими порами более прочен, чем материал с крупными неравномерными порами.

В соответствии со СНиП II-26-99 «Кровли» (проект, действующий СНиП II-26-76) прочность на сжатие для теплоизоляционных материалов, применяемых в качестве основания под рулонные и мастичные кровли, является нормируемым показателем.
Прочность теплоизоляционных материалов, которые могут применяться для утепления скатных крыш, не нормируется, поскольку теплоизоляция укладывается в обрешётку и не несёт нагрузки от кровли.

Химическая стойкость теплоизоляционных материалов

7. На долговечность конструкции покрытия влияют также химическая стойкость теплоизоляционного материала (это, как правило, следует учитывать при выборе материалов для утепления покрытий производственных зданий) и его биологическая стойкость.

Горючесть теплоизоляционных материалов

8. Теплоизоляционный материал для применения в покрытиях выбирается с учетом его горючести, способности к дымообразованию и возможности выделения токсичных газов при горении. Выбор теплоизоляционного материала в зависимости от типа кровельного покрытия определяется с учётом требований СНиП на кровли, пожарную безопасность и др.

Утепление скатных крыш и перекрытий

Для утепления скатных крыш и перекрытий могут применяться материалы с плотностью 35—125 кг/м3. Номенклатура отечественных изделий ограничивается плитами мягкими марок 50 и 75, полужёсткими 125 (ГОСТ 9573-96, ТУ 5762-010-04001485-96), матами минераловатными прошивными марки 100 (ГОСТ 21880-94). Изделия негорючие. Однако рекомендуется применять гидрофобизированные изделия из минеральной ваты из горных пород или, в крайнем случае, из горных пород с добавлением доменных шлаков.

Долговечность конструкций с применением негидрофобизированных изделий из шлаковой ваты зависит от конструктивных решений, условий и качества выполнения работ, условий эксплуатации, и не может быть гарантирована.

Необходимо также остановиться и на таком материале, как экструдированный пенополистирол. Это материал с практически нулевым водопоглощением, он прекрасно подходит для теплоизоляции скатных крыш. Обратите внимание, что, несмотря на высокую цену самих изделий из экструдированного пенополистирола, конструкция кровли с их применением в целом получается ненамного дороже, чем, если бы использовались традиционные теплоизоляционные материалы. Так как в этом случае отпадает необходимость в устройстве дорогостоящей теплоизоляции и упрощается система вентиляции кровли.

Однако при применении экструдированного пенополистирола в конструкциях скатных крыш необходимо учитывать тот факт, что несущие конструкции скатных кровель в большинстве своём деревянные. Это, в сочетании с горючестью пенополистирола, предъявляет повышенные требования к противопожарным мероприятиям, включающим антипиреновую пропитку деревянных конструкций, устройство огнезащитных слоёв и т.д. 

Энциклопедия теплоизоляции | Материалы и технологии

Под теплоизоляцией обычно подразумеваются строительные материалы с пористой или волокнистой структурой, занимающие большой объем при минимальном весе. Воздух, находящийся в порах или между волокнами, плохо проводит тепло и обеспечивает теплозащитные свойства материалов. Использование теплоизоляции играет очень важную роль в современной концепции энергосберегающего строительства и позволяет снизить выбросы эмиссий углекислого газа в атмосферу.

Строительно-физические свойства теплоизоляционных материалов зависят от сырья, из которого они изготовлены. Все материалы подразделяются на две большие группы — неорганического (минерального) и органического происхождения. На современном строительном рынке можно найти самые разнообразные теплоизоляционные материалы, каждый из которых по-своему хорош.

Важнейшее качество теплоизоляции — малая теплопроводность. Не менее важны устойчивость к давлению, огнестойкость, способность накапливать тепло и регулировать уровень влажности в помещениях. Все большую роль в последнее время играют экологические качества материалов. Для производства искусственной теплоизоляции нередко требуется много энергии, и зачастую запасы сырья для нее ограничены в природе. Материалы натурального происхождения лишены подобных недостатков, но подходят не для всех областей применения.

Плотность
Одним из основных показателей качества является плотность (соотношение массы материала к его объему (кг/м³)), определяющая теплотехнические характеристики материалов. Низкая плотность предполагает большую пористость. Обширный объем пустот внутри материала снижает его теплопроводность, улучшая теплозащитные свойства. Плотность различных теплоизоляционных материалов обычно варьируется от 20 до 100 кг/м³.

Теплопроводность
Под теплопроводностью подразумевается способность материалов транспортировать тепловую энергию (Вт/(м•К)). Основная задача теплоизоляционных материалов — снизить потери тепла. Чем меньше теплопроводность, тем меньше тепла уходит за пределы здания. Согласно действующим в Германии нормам DIN «Теплозащита и энергосбережение зданий», теплопроводность теплоизоляционных материалов должна быть не более 0,1 Вт/(м•К). Материалы с теплопроводностью от 0,03 до 0,05 Вт/(м•К) считаются хорошими, а с теплопроводностью менее 0,03 Вт/(м•К) — самыми лучшими.

Класс огнестойкости
Все строительные материалы, включая теплоизоляционные, подразделяются на два класса огнестойкости. К классу А относятся несгораемые материалы, а к классу В — воспламеняемые. Несгораемые материалы, в свою очередь, делятся на класс А1 — не содержащие органических добавок, неспособные к возгоранию вообще, и класс А2 — содержащие незначительную часть органических компонентов, способных к горению. Воспламеняемые материалы делятся на класс В1 — трудновоспламеняемые (могут гореть, но после затухания огня не способны возгораться повторно) и В2 — воспламеняемые (могут вторично самостоятельно возгораться, когда пламя уже потушено, и продолжать тлеть).

Минеральное волокно

Неорганический теплоизоляционный материал
Теплоизолятор производят из кварцевого песка, расплавленного вместе с частицами стекла, охлажденного и измельченного в порошок, который затем смешивается с углеродом и в процессе обжига образует материал с пористой структурой. Материал выпускается в форме плит, которые можно легко разрезать ручной пилой прямо на стройплощадке. С помощью битума или клея плиты приклеивают на ровное основание. Пеностекло выдерживает высокие нагрузки на давление, не впитывает воду, устойчиво к образованию плесени и грибков, морозостойко и долгое время не теряет теплоизоляционных качеств. Пеностекло пригодно для вторичной переработки: старые плиты измельчают до сыпучего материала и используют для теплоизоляции крыш и других плоских горизонтальных поверхностей. При производстве пеностекла затрачивается минимум энергии.

Пеностекло

Неорганический теплоизоляционный материал
Данный вид теплоизоляции включает стекловолокно, состоящее из кварцевого песка, известняка и частиц старого переработанного стекла, и каменное волокно, которое производят из разных видов пород натурального камня: диабаза, доломита и известняка. Материал выпускают в виде плит или матов разных размеров. Теплоизоляция из минеральной ваты эластична, устойчива к образованию грибков и плесени, не портится насекомыми и не разрушается под воздействием ультрафиолетового излучения. Но материал не выдерживает высоких нагрузок, поэтому фасады обычно облицовываются более жесткими материалами. До 1996 года часть продукции выделяла некоторое количество вредных веществ. Начиная с 1998 года в Германии производятся минеральные волокна, вообще не выделяющие никаких эмиссий.

Минеральная пена

• Фото: Epasit, Xella

Неорганический теплоизоляционный материал
Оксиды кальция и кремния с добавками целлюлозы, служащие основой материала, разбавляют водой в определенной пропорции. Полученную смесь заливают в формы и обрабатывают водяным паром под высоким давлением. Затвердевшую пену с пористой структурой разрезают на плиты и пропитывают водозащитными составами. Материал легко подгоняется под нужный размер и приклеивается на любые ровные поверхности. Плиты вбирают избыточную влажность и отдают ее обратно, как только воздух становится более сухим, регулируя таким образом микроклимат в помещениях. Благодаря высокому коэффициенту рН материал устойчив к образованию плесени и пригоден для повторного применения. Минеральная пена производится с минимальными энергозатратами и легко транспортируется.

Вспененный перлит

• Фото: Knauf Perlite

Неорганический теплоизоляционный материал
Материал природного происхождения представляет собой стекловидную вулканическую породу, выделяемую на поверхность земли в виде лавы при извержении вулканов. Измельченный перлит превращается в гранулы, которые в 15–20 раз меньше природных образований. Перед применением материал обрабатывают битумом или водоотталкивающими составами. Для изготовления плит измельченный перлит смешивают с целлюлозой и прессуют в специальных формах. Полученную массу разрезают на плиты. Вспененный перлит — легкий, удобный в применении, устойчивый к гниению и образованию плесени и грибков материал, способный воспринимать высокие нагрузки и пригодный для вторичной переработки. Материал достаточно новый, поэтому пока производится немногочисленными компаниями.

Твердый вспененный полистрол

Органический теплоизоляционный материал
Теплоизоляционные плиты изготовлены из полистирола, стабилизаторов, вспенивающих средств и огнезащитных добавок. В процессе производства смесь из вышеперечисленных компонентов обрабатывается водяным паром, многократно увеличиваясь в объеме. После охлаждения гранулы снова вспениваются до тех пор, пока не превратятся в однородную массу. Полученный материал нарезается на плиты. Тонкие плиты можно разрезать обычными ножницами, толстые — пилой. Для выполнения точных аккуратных разрезов используют электрические инструменты. Поскольку на поверхности плит нет открытых пор, материал не гниет и не впитывает влагу. Однако у вспененного полистирола есть и определенные недостатки: плиты неэластичны и неустойчивы к ультрафиолетовому излучению. При возгорании данного материала могут выделяться вредные вещества.

Вспененный полистирол

• Фото: FPX

Органический теплоизоляционный материал
Материал производится из полистирола, вспенивающих средств и огнезащитных добавок. Гранулы полистирола расплавляются в экструдере, смешиваются со вспенивающими средствами и добавками, препятствующими возгоранию, и проходят через дюзы, превращаясь в плоскую ленту определенных ширины и толщины, которую разрезают на отдельные плиты. Материал можно легко резать обычной пилой, однако разрезы оптимального качества получаются только при использовании электроинструментов. Плиты из вспененного полистирола идеально подходят для приклеивания к бетонным поверхностям и последующего оштукатуривания. Материал хорошо впитывает влагу, устойчив к давлению, не гниет и в течение длительного времени не теряет теплоизоляционных качеств. Однако плиты неэластичны и разрушаются под воздействием ультрафиолетового излучения. При горении материала выделяются вредные эмиссии.

Твердый вспененный полиуретан

• Фото: Bauder, Bachl

Органический теплоизоляционный материал
Полиуретан — побочный продукт, получаемый при переработке нефти. При изготовлении плит к нему добавляются вспенивающие и огнезащитные средства. Все исходные компоненты смешиваются и выходят на конвейер через дюзы в виде ленты, к которой приклеивается верхний слой из сетки, битумного полотна или пленки. Существует и другая технология, при которой вспененная смесь заливается в формы, а после затвердевания разрезается на отдельные плиты. Для изготовления плит используется полиуретан, модифицированный специальными добавками, который не разрушается под воздействием высоких температур и полностью отвечает требованиям пожарной безопасности. Плиты из полиуретана способны воспринимать высокие нагрузки, устойчивы к гниению и образованию плесени и грибков, легко обрабатываются обычными строительными инструментами и пригодны к повторному использованию. При возгорании материала выделяются токсичные газы.

Древесно-волокнистые плиты

Органический теплоизоляционный материал
Древесно-волокнистые плиты производят из древесной стружки и других отходов деревообрабатывающих предприятий. К стружке и опилкам добавляют вяжущие вещества, огнезащитные средства и средства против древесных жучков. Сырье измельчают и расщепляют на отдельные волокна. При «сухой» технологии волокна перемешивают с латексным клеем и прессуют в плиты, а при «мокрой» — смешивают с водой и добавками до вязкой консистенции, а потом прессуют и высушивают. Для склеивания волокон друг с другом используются специальные смолы. Для резки плит подходят обычные инструменты для работы с деревом. Древесно-волокнистые плиты с открытыми порами регулируют уровень влажности в помещениях и способны компенсировать деформации прилегающих к ним деревянных конструкций. Древесной стружкой можно заполнять пустоты между элементами каркаса строительных конструкций.

Пробка

Органический теплоизоляционный материал
Исходным сырьем для данного материала служит кора пробкового дуба или пробковая крошка, прошедшая вторичную переработку. Пробка измельчается в порошок и обрабатывается горячим паром под высоким давлением, полученная масса прессуется в специальных формах, а после затвердевания режется на отдельные плиты. В качестве связующего выступает натуральная пробковая смола, а огнезащитные добавки не используются. Незначительная порция битума выполняет функцию пропитки. Плиты можно резать пилой, но добиться точного и аккуратного разреза сложно из-за высокой эластичности материала. Легкие пробковые плиты хорошо пропускают воздух, не гниют, устойчивы к образованию плесени и грибков. Бывшие в употреблении плиты можно переработать в крошку и повторно изготовить теплоизоляционный материал. Пробковая кора поставляется в основном из Португалии, поэтому значительное время занимает транспортировка.

Волокна целлюлозы

• Фото: Isoflock

Органический теплоизоляционный материал
Данный теплоизолятор производят из старой измельченной бумаги. К полученной массе добавляют связующие, обрабатывают горячим паром под высоким давлением и прессуют в плиты. Для повышения огнестойкости материала в него добавляют соли бора. Плиты просты в применении, легко режутся и перерабатываются. Сыпучей массой из целлюлозных волокон заполняют отведенные под теплоизоляцию пустоты в строительных конструкциях. Материалы из волокон целлюлозы хорошо пропускают воздух, устойчивы к образованию плесени и грибков, но быстро намокают, поэтому нуждаются в защите от влаги. Материал пригоден для вторичной переработки, производится в больших количествах и не требует много времени на транспортировку. При производстве волокон целлюлозы затрачивается сравнительно мало энергии.

Пенька

Органический теплоизоляционный материал
На основе натурального пенькового волокна выпускают различные теплоизоляционные материалы — плиты, маты и пр. С помощью специального оборудования волокна связываются в пучки, смачиваются водой и превращаются в войлок. Волокнистая структура материала обеспечивает его прочность и эластичность, а огнестойкость улучшается за счет добавок солей бора. Плиты и маты можно разрезать обычной ручной или электрической пилой. Материалы на основе пеньки не препятствуют воздушному обмену, позволяя стенам и крышам «дышать», при этом устойчивы к образованию плесени и грибков. Однако основной недостаток материала — неспособность воспринимать нагрузки на давление. Зато теплоизоляцию из пеньки можно использовать повторно неограниченное количество раз.

Овечья шерсть

• Фото: Doschawolle

Органический теплоизоляционный материал
Данный теплоизоляционный материал частично состоит из новой овечьей шерсти, а частично — из шерсти, прошедшей вторичную переработку. Исходное сырье промывают с помощью мыла и соды, а потом перерабатывают в волокна или войлок. Маты большой толщины армируют волокнами из полиэстера. Добавки солей бора защищают материал от возгорания. Материалы на основе натуральной овечьей шерсти легко обрабатываются, они эластичны, долговечны и устойчивы к образованию плесени и грибков. Они могут впитывать влагу в объеме до 33% собственного веса и отдавать ее обратно, как только воздух в помещении становится сухим, регулируя таким образом микроклимат жилища. Материал пригоден для вторичной переработки. Овечья шерсть поставляется из Новой Зеландии, поэтому транспортировка занимает довольно много времени.

Солома

• Фото: Fasba/Scharmer

Органический теплоизоляционный материал
В качестве исходного сырья используется солома ржи, пшеницы, овса и ячменя. Материал собирают, прессуют в форме рулонов и обвязывают шнурами, сеткой или металлической проволокой. Такие рулоны могут выступать в качестве теплоизоляции или самонесущей конструкции, воспринимающей статические нагрузки и выполняющей одновременно функцию теплозащиты. Материал можно оштукатуривать и облицовывать. Во время строительства теплоизоляцию из соломы нужно защищать от влажности, иначе на ней могут образовываться плесень и грибки. Для изготовления рулонов потребуется только энергия для прессования.

Водоросли

Органический теплоизоляционный материал
Как известно, водоросли произрастают во всех морях мира. Растения с длинными тонкими листьями и слабой корневой системой особенно активно развиваются летом и осенью, когда их и собирают. Собранные водоросли высушивают, измельчают и перерабатывают для изготовления плит или материала сыпучей консистенции. Последний вариант может использоваться застройщиками при самостоятельном строительстве без привлечения профессионалов. Благодаря содержанию морской соли в водорослях они не нуждаются в дополнительных огнезащитных добавках. Материалы на основе водорослей не гниют, устойчивы к образованию плесени и грибков, при этом регулируют уровень влажности в помещениях. Чтобы сделать морские побережья более привлекательными для туристов, водоросли постоянно собирают и в больших количествах вывозят на поля, где их сушат и только потом пускают в производство.

Строительные материалы для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений. / ППУ XXI ВЕК – Напыление ППУ

Теплоизоляционными материалами (ТИМ) называют изделия, а так же строительные материалы, которые сделаны для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, особенностью которых является их пористость и малая плотность,  а так же низкая теплопроводность. 

Сегодня, в конструкциях зданий и сооружениях применяют разные ТИМ. Свое взяли и материалы на основе пенополистирола, минеральной ваты и стекловаты. ТИМ  широко используются в конструкциях современных зданий. Благодаря ихпомощи утепляют не только кровли, но и наружные, внутренние, подвальные стены, а так, же полы и перекрытия. Всегда к теплоизоляционному материалу предъявляют особые требования, которые зависят от условий его эксплуатации.

Выбор материала осуществляется в соответствии с требованиями к материалу и его техническим описанием. Тех. характеристикой ТИМ будет являться теплопроводность — это  способность материалов передавать теплоту.

Для определения количества  этой характеристики требуется использовать коэффициент теплопроводности, равный количеству тепла. Однако величина теплопроводности ТИМ зависит от плотности материала, вида, размера, расположения пор и т.д.

Причем сильное влияние на теплопроводность оказывает температура и влажность материала. В разных странах методы измерения теплопроводности материалов сильно отличаются, в этом случае при сравнении теплопроводностей различных материалов важно учитывать, при каких условиях проводились измерения. К параметрам, характеризующим ТИМ, относят плотность, прочность на сжатие, сжимаемость, водопоглощение, сорбционная влажность, морозостойкость, паропроницаемость и огнестойкость.

Изоляционные материалы

Изоляционные материалы. Виды

Изоляционные материалы:

На сегодняшний день изоляционные материалы находят широкое применение в строительстве и ремонте. Основные виды изоляционных материалов: Теплоизоляция — Звукоизоляция — Гидроизоляция — Ветроизоляция — Паро- и воздухоизоляция

Теплоизоляционные материалы — строительные материалы, применяемые для телоизоляции строительных конструкций жилых, производственных зданий, поверхностей оборудования и промышленных агрегатов (холодильных камер, печей, трубопроводов и т.д.), средств транспорта. Эти материалы обладают малой теплопроводностью и позволяют снизить потери теплоты, сохранить необходимый температурный режим, снизить расход топлива, а в строительстве — уменьшить толщину стен, кровли, тем самым уменьшить расход строительных материалов и вес конструкции. Основные виды теплоизоляционных материалов: — Жесткие (плиты, блоки, кирпич, скорлупы, сегменты и др.) — Сыпучие (зернистые, порошкообразные) — Волокнистые

По виду основного сырья различают:

• Органические — получаемые при переработке отходов деревообработки и неделовой древесины; а также газонаполненные пластмассы (пенопласты, поропласты, сотопласты и др.). Обладают низкой огнестойкостью, применяются при температуре не выше 150 °С.
• Неорганические — минераловата и минераловатные плиты, легкие и ячеистые бетоны (газо- и пенобетон), пеностекло, стеклянное волокно и др.
• Смешанные теплоизоляционные материалы — (фибролит, арболит и др.) — получаются из смеси минерального вяжущего вещества и органического наполнителя (древесные стружки, опилки), обладают более высокой огнестойкостью по сравнению с органическими материалами.

Звукоизоляционные (акустические) материалы — используются с целью ослабления звука при его проникновении через ограждения зданий, снижения уровня шума, проникающего в помещение из вне. Выделяют два вида звукоизоляционных материалов: звукопоглощающие материалы и звукоизоляционные прокладочные материалы.

Звукопоглощающие материалы

Применяются в звукопоглощающих облицовках производственных помещений и технических устройств, требующих снижения уровня шумов. Они имеют пористую структуру (большое число открытых, сообщающихся между собой пор), что и определяет их звукопоглощающую способность.

Звукоизоляционные прокладочные материалы

Применяются в виде рулонов или плит в конструкциях междуэтажных перекрытий, во внутренних стенах и перегородках, а также как виброизоляционные прокладки под машины и оборудование.

Виды звукоизоляционных прокладочных материалов:

материалы из волокон органического и минерального происхождения (древесноволокнистые плиты, минераловатные и стекловолокнистые рулоны) материалы из эластичных газонаполненных пластмасс (пенополиуретан, пенополивинилхлорид, латексы синтетических каучуков).

Гидроизоляционные материалы — материалы, используемые для защиты строительных конструкций, зданий и сооружений от вредного воздействия воды, конденсата и химически агрессивных жидкостей (кислот, щелочей и пр.). Существует достаточно обширная классификация гидроизоляционных материалов.

Их подразделяют по назначению на:

антифильтрационные, антикоррозионные и герметизирующие,

По материалу на:

на асфальтовые (асфальтовые мастики,растворы, бетоны, битумные лаки и эмали, эмульсии, пасты, холодные и горячие асфальты и т.д.), минеральные (цементные и силикатные краски, гидрофобные засыпки,гидробетонные замки, гидратон), пластмассовые (для окрасочной, штукатурной, оклеечной гидроизоляции — эпоксидные поливиниловые краски, лаки, полимеррастворы и бетоны, полиэтиленовая пленка и др.) и металлические (листы из латуни, меди, свинца, обычной и нержавеющей стали, алюминиевая и медная фольга и др.).

Кроме того, все гидроизоляционные материалы подразделяют на две группы: традиционные (приклеиваемые и обмазочные — на основе полимеров, полимерных смол и т. д.) и материалы проникающего действия (на основе минерального сырья).

Кроме того, к основным видам изоляции также относятся:

• Пароизоляция — улучшает теплоизолирующие свойства утеплителя, защищает его и строительные конструкции от насыщения парами воды изнутри помещения в зданиях всех типов.
• Ветроизоляция — для защиты утеплителя и элементов кровли от конденсата и выветривания.
• Универсальная гидро-пароизоляция — для защиты строительных конструкций от проникновения водяных паров, конденсата и влаги.

Теплоизоляционные строительные материалы: современные и надежные

Современные теплоизоляционные строительные материалы «Изоллат», разработанные российской компанией «Специальные технологии», – это современное решение для предотвращения теплопотерь зданий и их защиты от воздействия окружающей среды. «Изоллат» – это жидко-керамическое покрытие, которое широко применяется во многих сферах, в том числе – в гражданском и промышленном строительстве, при ремонтах и реконструкциях для качественной изоляции всех элементов зданий – стен, потолков, фасадов, металлоконструкций, крыш, перекрытий, балконов, лоджий и т. д.

Современный теплоизоляционный материал «Изоллат» в строительстве значительно лучше справляется со своими задачами по сравнению с устаревшими аналогами – громоздкими, неудобными и недолговечными.

Виды жидкого теплоизоляционного материала для строительства и ремонта

Главные причины большой популярности жидкого покрытия «Изоллат» – простое нанесение, высокая эффективность в самых сложных условиях и большой срок эксплуатации, чем не могут похвастаться теплоизоляционные конструкционные материалы, популярные в прошлом. Разработан широкий ассортимент покрытий марки «Изоллат» для различных поверхностей и условий применения в строительстве, реконструкциях и ремонте.

1. Изоляционный материал «Изоллат-01». Предназначен для обработки внешних и внутренних вертикальных поверхностей. Материал удерживает тепло, сохраняет микроклимат в помещении, может использоваться даже в условиях Крайнего Севера или тропиков.  
2. «Изоллат-М» морозостойкий – применяется для комплексной защиты вертикальных поверхностей мало- и многоэтажных зданий (кровли, стен, металлоконструкций), труб и элементов трубопроводных систем (отопление, водоснабжение, канализация).
3. Самый новый теплоизоляционный материал в строительстве –«Изоллат-нано». Это инновационная теплоизоляция для внешних стен, фасадов, жилых домов и промышленных, коммерческих зданий, которая обладает дополнительной «сверхспособностью» – самоочищением.    
4. Универсальный «Изоллат-02». Используется при изолировании металлоконструкций и их подвижных элементов, отопительного оборудования, дымовых труб и т. д.

Нужна консультация по выбору вида «Изоллата»? Звоните по телефону в Екатеринбурге +7(343) 385-87-87 или оставьте заявку на сайте – с вами свяжутся в ближайшее время.

автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Теплоизоляционные строительные материалы на основе низинных торфов Томской области

Автореферат диссертации по теме “Теплоизоляционные строительные материалы на основе низинных торфов Томской области”

КАЛАШНИКОВА МАРГАРИТА АЛЕКСЕЕВНА

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ НИЗИННЫХ ТОРФОВ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ

05 23 05 – Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск-2008

003171282

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Томский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Копаница Наталья Олеговна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Верещагин Владимир Иванович ГОУ ВПО

«Томский политехнический университет»

доктор технических наук, профессор Пичугин Анатолий Петрович ГОУ ВПО

«Новосибирский государственный аграрный университет»

Ведущая организация ГОУ ВПО «Новосибирский

государственный архитектурно-строительный университет»

Защита состоится 27 июня 2008 г в 16 00 час на заседании диссертационного совета Д 212 265 01 при Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу 634003, Томск, Соляная пл, 2, корп 5, ауд 307

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан 26 мая 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Скрипникова Н.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы Реализация планов приоритетной федеральной целевой программы «Жилище» и подпрограммы «По обеспечению жильем отдельных категорий граждан» является основой для повышения темпов жилищного строительства в стране Эффективная теплозащита зданий и сооружений, разработка и внедрение технологий производства новых теплоизоляционных строительных материалов для ограждающих систем, является важным фактором, обеспечивающим успех при реализации национальной программы

В настоящее время рынок теплоизоляционных материалов в России представлен в основном зарубежной продукцией, имеющей высокую стоимость из-за транспортных расходов Поэтому, одним из важных направлений по развитию строительного комплекса в Сибири является разработка эффективных материалов с максимальным использованием местных сырьевых ресурсов, что позволит повысить их доступность широкому кругу потребителей

Особенностью сырьевой базы Сибири является наличие значительного количества запасов природного сырья и отходов производства, пригодных для изготовления теплоизоляционных материалов, применимых в малоэтажном и индивидуальном строительстве. Таким сырьем, в частности, может быть торф и отходы производства лесоматериалов Большие потенциальные возможности торфа для использования в строительстве обусловлены особенностями его состава и строения Торф обладает низкой теплопроводностью, высокой пористостью, антисептическими свойствами и экологичностью, а его сложный состав, разнообразие органических и минеральных функциональных групп предполагает широкие возможности для модифицирования этого вида сырья Особый интерес в производстве теплоизоляционных материалов представляют низинные типы торфов, отличающиеся высоким содержанием минеральных веществ, однородностью вещественного состава, значительным содержанием гуминовых веществ и пониженной кислотностью по сравнению с верховыми торфами

Запасы торфяного сырья в России практически неисчерпаемы Организация производства конкурентоспособных теплоизоляционных материалов в Томской области с использованием местного сырья, а именно, низинного торфа и древесного заполнителя, является актуальной и позволит улучшить экономический престиж региона, создать новые предприятия и рабочие места, снизить стоимость жилья

Работа выполнялась в соответствии с

– Федеральной целевой программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы», государственным контрактом Федерального агентства по науке и инновациям № 02 513.11 3103 по теме «Композиционные эффективные строительные материалы для многослойных теплоэффек-тивных ограждающих конструкций на основе торфов Сибири» 2007-2012 гг

– Госбюджетной темой 1 6 05 «Теоретические методы управления параметрами качества теплоизоляционных минеральных и органоминеральных строительных композиционных материалов», НИИ СМ ТГАСУ, 2005 г

– Госбюджетной темой № 7296 «Строительные материалы на основе торфа», Администрация г Томска, 2007 г.

Объект исследования – теплоизоляционный строительный материал на основе торфодревесной композиции с применением модифицирующих добавок различного действия для улучшения его эксплуатационных характеристик

Целью работы является – научное обоснование подбора составов, исследование свойств и технологии получения теплоизоляционных строительных материалов на основе низинных торфов Томской области

В соответствии с поставленной целью необходимо решение следующих задач

– обосновать целесообразность использования низинных торфов и древесного заполнителя для производства теплоизоляционных материалов,

– исследовать вяжущие свойства активированного низинного торфа и закономерности формирования его структур твердения,

– исследовать влияние физико-механических характеристик древесного заполнителя на эксплуатационные свойства торфо-древесного материала,

– изучить влияние модифицирующих добавок различного действия на эксплуатационные характеристики теплоизоляционного торфодревесного материала,

– разработать научно-обоснованные технологические приемы производства теплоизоляционных материалов на основе торфо-древесных композиций и провести опытно-промышленную проверку результатов исследования

Научная новизна работы заключается в получении новых знаний о влиянии режимов диспергирования низинных торфов и способов модификации торфодревесных композиций на физико-механические свойства теплоизоляционных строительных материалов.

– установлено, что механическое диспергирование низинного торфа в водной среде до размеров частиц 2-5 мкм приводит к активации его минеральной части В результате процессов гидратации и гидролиза высвобождаются минеральные соединения, участвующие в комплексообразовании и обладающие вяжущими свойствами, что приводит к увеличению прочности сцепления торфа с древесным заполнителем в 2,5-2,7 раза и повышению прочности при сжатии торфовяжущего в 5,0-5,5 раза,

– установлено, что использование двухфракционного состава древесного заполнителя фракций 2,5 1,25 мм и 0,63 , 0,315 мм, в их соотношении 50 50 и 60 40 обеспечивает наилучшее уплотнение торфодревесной смеси и позволяет получить материал со следующими характеристиками р = 300-350 кг/м\ Ксж = 0,48-0,50 МПа, Яизг = 0,15-0,18 МПа,

– установлено, что в торфодревесной смеси с пенообразую-щими поверхностно-активными веществами анионоактивного и неионогенного типов, нейтральных к поверхности торфа и к поверхности древесного заполнителя, увеличивается содержание мезопор размером 2,7-2,9 нм до 65 % от общего объема пор, что

позволяет получить теплоизоляционный материал со средней плотностью 220-230 кг/м1 и коэффициентом теплопроводности до 0,047 Вт/м К,

– установлено, что в торфодревесной смеси с фибриллирова-ным полипропиленовым волокном, при тепловой обработке 125135 °С в течении 15-20 мин протекает процесс перехода волокон в высокоэластическое состояние, при этом происходит их сращивание с образованием пространственного армирующего каркаса, что позволяет увеличить прочность материала на изгиб до 1,3 МПа

Личный вклад автора состоит в разработке научной гипотезы, обосновании составов, методик экспериментов, анализе и обобщении полученных экспериментальных результатов, изложенных в диссертационной работе.

На защиту выносятся:

– закономерности влияния свойств торфовяжущего на технологические, физико-механические свойства композиционных торфодревесных теплоизоляционных строительных материалов,

– результаты исследования физико-механических и эксплуатационных свойств модифицированного торфодревесного композита в зависимости от вида и количества модифицирующих добавок различного действия,

– научно обоснованные технологические режимы производства торфодревесных материалов,

– результаты опытно-промышленной апробации производства теплоизоляционных торфодревесных материалов

Достоверность результатов и выводов по работе обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием современных средств измерений, применением математических методов планирования экспериментов и статистической обработкой результатов, а также опытными испытаниями и их положительным практическим эффектом

Практическая значимость исследований состоит:

– разработаны составы торфодревесных теплоизоляционных материалов и рекомендации по улучшению их эксплуатационных свойств,

– разработаны технология и рекомендации по производству торфодревесных теплоизоляционных материалов, апробация которых в промышленных условиях показала достоверность сделанных в работе выводов и заключений,

– на основе полученных научных результатов разработаны технические решения, на которые выданы патенты федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам,

– на торфодревесный теплоизоляционный модифицированный материал разработаны технические условия ТУ 5768-020692952004 «Плиты торфяные теплоизоляционные модифицированные» и технологический регламент на их производство

Реализация работы. Разработанные составы композиционных теплоизоляционных торфодревесных материалов использованы при выпуске опытной партии теплоизоляционных строительных изделий на предприятии ООО «Асиновский завод строительных материалов» г Асино Результаты исследований внедрены в учебный процесс по дисциплинам «Безотходные технологии производства строительных материалов» и «Технология производства изолирующих материалов» специальности 270106

Апробация работы:

Основные положения диссертационной работы и результаты исследований представлены на

– I Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «ИННОВАТИКА-2005», г Томск 2-3 июня 2005 г

– третьей межрегиональной научно-технической конференции «Строительство материалы, конструкции, технологии», г Братск 2005 г

– X Международной научно-практической конференции «Качество-стратегия XXI века», г Томск. 2005 г

– VII Всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Химия и химическая технология в XXI веке», г Томск, 2006 г.

– VI Всероссийская научно-практическая конференция «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов

из минерального сырья», Бийск-Белокуриха, 31 мая – 2 июня 2006 г

– 65-я Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы строительной отрасли», г Новосибирск, 8 апреля, 2008 г Публикации

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 18 работах, включая четыре научные статьи в рецензируемых ВАК журналах и два патента на изобретения Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений Диссертация изложена на 166 страницах машинописного текста, содержит 35 таблиц, 49 рисунков, 5 приложений и список литературы из 125 наименований

Автор благодарит д т н профессора А И Кудякова за оказанную помощь в исследованиях и подготовке технических документов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, научная новизна полученных результатов и их практическая значимость, указаны основные положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации работы и публикациях, объеме и структуре диссертации

В первой главе представлен аналитический обзор по теме диссертации, рассмотрено современное состояние вопросов связанных с производством теплоизоляционных материалов и использованием торфа в технологиях получения строительных материалов различного назначения, дан анализ современных представлений о составе, свойствах и структуре торфа и возможности его модифицирования В литературном обзоре рассмотрены труды ученых в области управления процессами структурообразова-ния в реологических системах и развития современных способов модифицирования композиционных материалов, результаты исследования физико-механических и химических свойств торфа, а так же возможности его использования в производстве строи-

тельных материалов и изделий Значительный вклад в решение этих вопросов внесли ученые П А Ребиндер, Б В Дерягин, Н В Чураев, М П. Воларович, А В Волженский, И И Лиштван, А П Е Т Базин, П И. Белькевич, Н И Гамаюнов, Пичугин, В Е Раков-ский, и другие

В работах этих авторов показано, что торф является перспективным сырьем для получения продукции различного назначения, в том числе и строительных материалов

Промышленное производство строительных материалов на основе торфа известно с 1930 года Анализ литературных данных свидетельствует о возможности создания теплоизоляционного материала на основе торфа и отходов производства лесоматериалов (стружка, опилки) При этом выявлено что, в большинстве существующих технологий используется малоразложившийся торф верхового типа («Геокар» ТУ 5768-001-03983434-99)

Широкое использование, в том числе и в строительстве, торфа верхового типа связано с высоким содержанием битуминозных веществ, что обеспечивает его природные клеящие свойства Недостаточно изученными являются вопросы, связанные с использованием низинных торфов для получения строительных материалов. Значительные запасы низинных торфов, наличие в их составе большего количества активных функциональных групп, склонность к образованию органоминеральных комплексов различного состава и структуры в процессе активации, способность к разнообразным ионообменным процессам, обеспечивает его высокую реакционную способность и возможность использования для производства эффективных строительных материалов

Сделан вывод о необходимости достижения целей и решения поставленных задач и представлена трехкомпонентная модель теплоизоляционного материала на основе торфа, включающая в себя торфяное связующее, каркасообразующий компонент (древесный заполнитель), модифицирующие добавки различного действия для направленного регулирования и улучшения эксплуатационных характеристик торфодревесного материала

Во второй главе приведены характеристики применяемых материалов и описаны методики экспериментальных исследований 1

Для разработки теплоизоляционного торфодревесного материала использовались торфа низинных и переходных типов месторождений Томской области, со средней и высокой зольностью, средне- и малоразложившиеся, древесный заполнитель рационально подобранного гранулометрического состава из опилок хвойных и лиственных пород древесины

Для направленного регулирования свойств торфодревесного материала использовались следующие модифицирующие добавки-

– пенообразующие добавки, синтетические ПАВ анионактив-ной группы либо смеси анионактивных и неионегенньгх ПАВ (торговые марки «ПБ-2000», «Теас», «Неопор»),

— гидрофобизирующие добавки катионоактивной или неино-генной природы (гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость ГКЖ-94, кремнийорганическая жидкость торговой марки «Аквасил», бутадиенстирольный латекс СКС 65Г и битумная эмульсия ЭБК-2),

— армирующие полипропиленовые волокна различных способов получения,

– антипирены на основе водных растворов солей металлов (пропиточные составы МС, ПП, ВАНН-1)

Выбор добавок обусловлен их химической согласованностью с природой торфа

В третьей главе рассмотрены принципы активации низинного торфа с целью получения торфяного вяжущего для получения торфодревесных материалов Сравнение результатов ранее проведенных исследований в области активации торфа показало (работы А.И Кудякова, Н О Копаницы и др ), что одним из эффективных способов улучшения вяжущей способности низинных и переходных типов торфов является химическое и механическое воздействия При этом более предпочтительным для этих типов торфов является механическое воздействие путем тонкого помола торфа в водной среде, а эффективность механического воздействия на вяжущие свойства низинного торфа зависит от вида мелющих устройств Наиболее рациональным является использование мельниц шарового типа

Влияние режимов механической активации на вяжущие свойства низинного торфа оценивалось по изменению величины адгезии торфяного вяжущего к древесине и его прочности Показано, что величина адгезии торфовяжущего к поверхности древесины, зависит от времени измельчения, водосодержания смеси и размеров частиц торфа (рисунок 1)

При оптимальном водосодержании пасты 270-280 % от массы торфа прочность сцепления вяжущего с древесной подложкой составляет 0,053 МПа при 2,5 часов помола в шаровой мельнице

Диспергирование торфа в течение 0,52,5 часов приводит к уменьшению размера его частиц до 2-5 мкм, при дальнейшем измельчении наблюдаются тенденция к агрегации частиц торфа и адгезионные свойства торфовяжущего снижаются Влияние тонкого измельчения низинного торфа в водной среде на активность полученного торфовяжущего оценивали по величине изменения пределов прочности образцов при изгибе и сжатии В приготовленную при разных режимах помола торфяную пасту (время измельчения от 0,5 до 3,5 часа) вводились- заполнитель – фракционированные древесные опилки (размер частиц 1-2,5 мм) в соотношение 1 3 и вода Смесь перемешивалась принудительно в смесителе и послойно укладывалась в формы- ‘

Рисунок 1- Влияние содержания воды в торфяной пасте и времени измельчения на величину адгезии торфовяжущего к древесной подложке (хвойная порода)

Время измельчения торфа 1-0 5 час (гёС1,=38 мкм), 2 -1,5 часа (с1ср=24 мкм) 3- 2 час (с1ч,= 11 мкч) 4-2 5 часа (с1С0=5 мкм), 5-3 часа (с1с0=9 мкм)

У

30 60 90 120 150 180 210 Время измельчения, мин

При изгибе •

-При сжатии

Рисунок 2- Влияние времени измельчения то ¡фа на прочность торфодревесных образцов

балочки размером 4x4x16 см, с последующим уплотнением.

Твердение образцов осуществлялось при температуре 75-85 °С в течение 24 часов.

Оценка влияния времени измельчения низинного торфа на процесс набора прочности торфодревесных образцов показала, что максимальные прочностные показатели торфодревесных образцов достигаются при времени измельчения торфяного вяжущего в течение 2,0-2,5 часов (рисунок 2). Выявлено, что процесс твердения торфодревесного композита сопровождается

значительным ростом прочности в начальный период и последующей стабилизацией после 28 суток твердения (рисунок 3), что характерно для процесса твердения зольных вяжущих. Физико-хими-ескими методами анализа диспергированного низинного торфа установлено, что вещественно-структур-ые изменения происходят как в органической, так и в минеральной его части. Так, при увеличении времени диспергирования, на ИК~ спектрах идентифицируются полимерные соединения (область 3200-3400 см’1), определяется увеличение групп С=0 (¡460-

Время твердения, сут

Рисунок 3- Изменение прочностных характеристик торфодревесных образцов в процессе твердения:

1 – предел прочности при сжатии;

2 – предел прочности при изгибе. 6Н20 (2,ЗЗА, 1,74А), MgS04 6Н20 (2.92А, 4,04А) и др

Изменение структуры и свойств торфовяжущего при увеличении времени твердения подтверждается результатами дерива-тографического анализа. Наблюдается смещение максимальных температур экзоэффектов в сторону более высоких значений Полученные данные подтверждают, что сила связи между отдельными химическими компонентами торфа и их образованиями, после диспергирования в водной среде увеличивается с течением времени твердения.

В четвертой главе рассмотрены особенности формирования структуры и свойств теплоизоляционного композиционного материала на основе торфовяжущего и отходов производства лесоматериалов, а также возможность направленного регулирования свойств теплоизоляционного материала при введении модифицирующих добавок

В работе представлены результаты исследований влияния основных характеристик древесного заполнителя на эксплуатационные свойства торфодревесного композиционного материала

Показано, что параметры качества композиционного строительного материала (прочность, плотность, теплопроводность и др ) существенно зависят от физико-механических характеристик каркасообразующего компонента (породы древесины, влажности, гранулометрического состава)

Исследовано, что на физико-механические характеристики торфодревесных образцов существенное влияние оказывает гранулометрический состав древесного заполнителя. Так, при использовании двухфракционного состава древесного заполнителя фракций 2,5… 1,25 мм и 0,63…0,3 15 мм и их соотношении 50:50 и 60:40 достигаются оптимальные характеристики по прочности и плотности материала. Таким образом, при использовании древесного заполнителя рационально подобранного гранулометрического состава был получен базовый торфодревесный композит со следующими характеристиками: р = 300-350 кг/м\ Ксж = 0,480,50 МПа, Яизг = 0,15-0,1 8 МПа, X = 0,067-0,07 Вт/м-К.

Известно, что для получения эффективного теплоизоляционного материала необходимо стремиться к формированию мелкопористой стру -ктуры с равномерно распределенными по объему замкнутыми порами. Коэффициент теплопроводности композиционного торфодревес-ного материала без модифицирующих добавок составляет, 0670,07 Вт/м-К.

Достаточно высокие значения коэффициента теплопроводности можно объяснить тем, что в структуре материала преобладают крупные, неравномерно распределенные по объему поры. Регулировать характер пористости композита можно с помощью пе-

2,95 2,9 2,85 2,8

5″ 2,75

1 2,7 го

2,65

2,6

80,00% 70,00% ^ 60,00% о 50,00% щ 40,00% х 30,00% * 20,00% ф 10,00% о 0,00% °

2 3 4 5 6 Вид пенообразователя

Рисунок 4- Содержание пор торфодревесного композита в зависимости от вида пенообразователя: : …….\ – размер пор;

_- общее содержание пор данного размера в

материале.

1- Контрольный образец; 2,- «Неопор» – 4%; 3-«Неопор» -6%; 4- «ПБ 2000» – 4%; 5- «ПБ 2000» – 6%; 6- «ПБ 2000» – 8%; 7- «Теас» – 6%,

нообразующих добавок. Выбор природы добавки обусловлен тем, что в составе торфа и древесного заполнителя преобладают отрицательно заряженные функциональные группы типа Я-ОН”. 11-СОО”. Для обеспечения стабильности пены, вводимой в торфо-древесную смесь, необходимо чтобы ПАВ имели одноименный заряд или были бы нейтральными. В зависимости от вида пено-образующей добавки и концентрации ее активного вещества в торфовяжущем меняются размеры и количество пор в объеме материала (рисунок 4).

Так, при использовании добавки «Неопор» с концентрацией активного вещества 4 %, увеличилось количество пор минимального размера (2,7 нм) до 65 % от общего объема пор материала. Это позволило снизить коэффициент теплопроводности до 0,047Вт/м-К. Поризованные образцы имеют более упорядоченную и однородную структуру и отличается меньшим количеством сообщающихся пор (рисунок 5).

Рисунок 5- Микрофотографии поровой структуры торфодревесного материала (х 140) а) – с пенообразователем; б) – без пенообразователя

Размер видимых крупных пор на поверхности поризованных образцов в среднем составляет 0,3…0,9 мм, в контрольных образцах средний размер пор – 0,6… 1,5 мм. Способ подготовки пены и введения ее в формовочную смесь также оказывает влияние на структурные свойства поризованного торфодревесного материала.

Высокие значения водопоглощения торфодревесных материалов (более 140 %) и коэффициента капиллярного всасывания (0,5мл/см2мин) могут быть снижены при использовании гидро-

а)

б)

фобизирующих добавок Выбор типа гидрофобизирующих добавок определялся исходя из необходимости блокирования отрицательно заряженных функциональных групп торфа Эффективность действия различных гидрофобизаторов и их концентраций, оценивалась по способности снижать величину капиллярного всасывания торфодревесных образцов (рисунок 6)

Приведенные данные позволяют сделать вывод, что введение в торфодревесную смесь гидрофобизирующих добавок катионо-

активной природы ведет к улучшению гидрофобных характеристик исследуемого материала, наблюдается снижение коэффициента капиллярного всасывания до 0,5мп/см2мин, а водопо-глощения материала до 18%

Для улучшения прочностных характеристик торфодревесного материала исследовалось влияние армирующих волокон на Ксж и Кизг Показано, что введение в формовочную смесь армирующих синтетических волокон разных геометрических параметров, плотности и способов производства, повышает прочность готовых изделий Наибольший прирост прочности наблюдается при введении полипропиленового волокна полученного путем фибрилляции Эффект от действия армирующих добавок усиливается при кратковременной (в течение 15-20 мин) температурной (до 135 °С) обработки отформованных образцов на стадии сушки В результате этого армирующие волокна переходят в высокопластическое состояние, что обеспечивает «сращивание» волокон между собой (рисунок 7), а при остывании позволяет полу-

Концентрация гидрофобизатора, %

Рисунок 6 – Влияние гидрофобных добавок на величину капиллярного подсоса торфодревесного материала

1 – с добавкой «Аквасип», 2 – с добавкой ГКЖ-94, 3-е добавкой ЭБК-2,4- с добавкой СКС-65Г

чить более прочный пространственный каркас композиционного материала. Шероховатость поверхности фибриллированного волокна обеспечивает их более прочное сцепление с торфовяжу-щим.

Рисунок 7 – Структура торфодревесного материала армированного фибриллированным полипропиленовым волокном (х 2000): а-тепловая обработка образцов при температуре 85°С; б-тепловая обработка образцов при температуре 130’С

Разработанный материал относится к группе горючих веществ и имеет группу горючести Г4, что ограничивает его применение в строительных конструкциях. Установлено, что уменьшить степень горючести разрабатываемого торфодревесного теплоизоляционного материала можно путем использования антипиренов на основе водных растворов солей металлов. Наибольший эффект от действия исследуемых веществ наблюдается при двухступенчатой обработке изделий путем введения добавки в формовочную смесь и последующей дополнительной обработкой поверхности отформованных изделий.

Таким образом, результаты исследований свойств торфодре-весных композиционных материалов модифицированных добавками различного действия, показывают возможность направленного регулирования их строительно-технических характеристик. «=; <5 о g о ч о оа Группа горючести Паропроницаемость, мл/см2мин

Базовый тор- фодревесный материал 0,067-0,070 300-350 0,480,50 0,15-0,18 >170 Г4 025-026

Поризованный торфодревес-ный материал 0,017-0,05 220-230 025-027 0,07-01 >160 Г4 024-025

Гидрофобизи-рованный тор-фодревесный материал 006ЭД79 300350 056-058 022-025 18-20 Г4 021-022

Армированный торфодревес-ный материал 0,060,062 270-320 Z10-260 120-130 7-12 Г4 022-023

Торфодревес-ный материал с антипиренами 0,069-0,071 300350 0,83-090 035-0,40 30-35 П Г2 022-Q23

Ненополисти-рольные плиты 0,037-0,011 15-35 0,08-0,16 0,07-0,16 1-2 ГЗ Г4 0,03-0,01

Пенобетон 0,07-0,10 300400 025-Д50 – 14-16 нг 025

Фибролит 0,10Д11 300-350 0,4-05 – 13-15 Г1 024

Разработанные материалы допускается использовать в жилых, промышленных и общественных здания степени огнестойкости Illa, Шб, ÍVa, V (согласно СНиП 21-01-97)

Полученные торфодревесные теплоизоляционные материалы соответствуют санитарно-эпидемиологическим требованиям

Полученные результаты исследований использованы при разработке технологии получения эффективных материалов для ог-

раждающих конструкций с повышенной теплозащитой и составления технологического регламента

В пятой главе приведена технологическая схема производства теплоизоляционных торфодревесных материалов различного назначения с применением модифицирующих добавок направленного действия Рассмотрены особенности технологических процессов их производства

Технология производства торфодревесных теплоизоляционных материалов и изделий включает следующие основные процессы изготовление торфовяжущего, приготовление формовочной смеси, формование и сушка изделий

Получение торфовяжущего осуществляется путем диспергирования низинного торфа совместно с водой в шаровой мельнице при следующих параметрах водосодержание смеси – 280 % и время помола – 2,0-2,5 часа.

Приготовление формовочной смеси осуществляется в смесителе в определенной последовательности, которая зависит от ее состава При использовании антипиренов и гидрофобизирующих добавок, они вводятся в состав торфовяжущего с последующей гомогенизацией При использовании армирующих добавок, рекомендуется предварительное смешивание волокон с древесным заполнителем, что связанно с необходимостью более равномерного распределения их в готовой смеси При модификации тор-фодревесной смеси пенообразующими добавками, предварительно приготовленная пена смешивается с торфяным связующим, после чего поризованная масса добавляется к древесному заполнителю

Выбор режима формования торфодревесных изделий определяется составом сырьевой смеси и требуемыми свойствами изделий Получать изделия можно двумя способами

– кратковременная вибрация, применяется для подвижных торфодревесных смесей,

– подпрессовка, применяется для жестких смесей без модифицирующих добавок

Сушка торфодревесных изделий необходима для интенсификации процессов структурообразования в торфовяжущем и уда-,

ления лишней влаги в материале Вследствие неравномерной миграции водяных паров, в толще материала могут возникнуть усадочные деформации и, как следствие, растрескивание Поэтому, необходимо соблюдение режимов тепловой обработки торфодре-весных материалов Исследования показали, что оптимальная температура тепловой обработки торфодревесного композита для достижения требуемых прочностных показателей составляет 85 °С Режим теплового процесса подъем температуры до 85 °С в течение 2-х часов, изотермическая выдержка в течение 22-24 часов, снижение температуры в течение 24 часов При использовании в торфодревесных материалах армирующего волокна в конце изотермической выдержки следует подъем температуры до 135°С в течение 20 мин

Разработан технологический регламент на производство модифицированных теплоизоляционных торфодревесных плит В работе представлены расчеты технико-экономических показателей предприятия по выпуску торфодревесных материалов, полученные в ходе разработки бизнес-плана Рентабельность предприятия составляет 27 % Расчет стоимости 1 м3 торфодревесных изделий показал, что их цена на 20-35 % ниже стоимости распространенных утеплителей

Опытно-промышленная апробация практических рекомендаций, проведенная в ООО «Асиновский завод строительных материалов», г Асино, подтвердила достоверность научных результатов, полученных в ходе выполнения работы Технические характеристики торфодревесных изделий удовлетворяют требованиям ТУ 5768-02069295-2004 «Плиты торфяные теплоизоляционные модифицированные»

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1 При измельчении низинного торфа в водной среде до размеров частиц 2-5 мкм увеличивается прочность сцепления торфа с древесным заполнителем в 2,5-2,7 раза, повышается прочность при сжатии торфовяжущего в 5,0-5,5 раза

2 Диспергирование торфа в водной среде сопровождается процессами гидролиза и гидратации, позволяющими активиро-

вать минеральные соединения на основе оксидов, участвующих в комплексообразовании и обладающих вяжущими свойствами, что подтверждается физико-химическими методами исследований (ИКС, ДТА, РФА)

3 При использовании в торфодревесной композиции двух-фракционной смеси древесного заполнителя прерывистой гранулометрии с фракциями 2,5 1,25 мм и 0,63 0,315 мм и их соотношении 50 50 или 60 40 достигаются оптимальные характеристики по прочности и плотности

4 Введение в торфодревесную смесь пенообразующих поверхностно-активных веществ анионоактивного и неионогенно-го типов, нейтральных к поверхности торфа и к поверхности древесного заполнителя, позволяет снизить значение средней плотности до 220-230 кг/м1, при сохранении необходимой прочности, и понизить значение коэффициента теплопроводности до 0,047 Вт/м К

5 Введение в торфодревесную смесь гидрофобизирующих добавок катионоактивной природы, блокирующих отрицательно заряженные функциональные группы торфа, приводит к снижению водопоглощения теплоизоляционного материала до 18 %,

6 Введение в торфодревесную смесь армирующей добавки, в виде фибриллированого полипропиленового волокна, с последующей тепловой обработкой до темпера1уры перехода волокон в высокоэластическое состояние, позволяет увеличить прочность материала на изгиб до 1,3 МПа

7 Выбор технологических режимов процессов производства торфодревесных материалов определяется характеристиками сырья, составом сырьевой смеси и требуемыми свойствами изделий. Управление параметрами процессов осуществляется на стадиях изготовления торфовяжущего, приготовления формовочной смеси, формования и сушки изделий Технология получения теплоизоляционных торфодревесных изделий прошла опытно-промышленную апробацию

8 Разработан технологический регламент на производство модифицированных теплоизоляционных торфодревесных плит

Стоимость 1м3 торфодревесных изделий составила 1700 руб , что

на 20-35 % ниже стоимости распространенных утеплителей

Основные положения диссертации изложены в следующих

публикациях:

1 Калашникова, М.А. Использование теплоизоляционных материалов на основе низинных торфов Томской области в ограждающих конструкциях // Вестник ТГАСУ-2008-№1-С.137-139.

2 Копаница, Н О Рациональное использование торфа в строительстве /НО Копаница, А И. Кудяков, Ю С Саркисов, Н П. Горленко, М.А. Калашникова // Строительные материалы -2007-№12-С 32-34

3 Копаница, Н О Особенности регулирования эксплуатационных свойств эффективных торфодревесных материалов /НО Копаница, Д В Лычагин, М.А. Калашникова // Строительные материалы -2007 -№7 -С 85-87

4. Копаница, Н О Исследование вяжущих свойств низинных торфов при производстве теплоизоляционных материалов / Н О. Копаница, М.А, Калашникова // Вестник ТГАСУ -

2007.-№1 -С.210-212

5 Копаница, Н О. Перспективы применения теплоизоляционных материалов в ограждающих конструкциях на основе низинных торфов Томской области /НО Копаница, М.А. Калашникова // Кровельные и изоляционные материалы -

2008.-№2 -С.46-48.

6. Копаница, Н.О Торф как альтернативный источник сырья для производства строительных материалов /НО Копаница, А И Кудяков, Ю С. Саркисов, Н П Горленко, Л В Касицкая, М.А. Калашникова // Торф и бизнес -2007 -№3(9) -С 27-29

7. Копаница, Н О Получение теплоизоляционных строительных материалов на основе торфа /НО Копаница, М.А. Калашникова // Проблемы строительства и архитектуры сб материалов 24 региональной науч -техн конф -Красноярск -2006 -С 45-47

8 Копаница, H О Особенности регулирования свойств торфо-древесных теплоизоляционных материалов //НО Копаница, М.А. Калашникова // Серия «Естественные и инженерные науки – развитию регионов Сибири» Труды Братского гос ун-та -Том 2 -Братск -2006 -С 54-55

9 Копаница, H О Новые возможности использования торфяных ресурсов /НО Копаница, А И Кудяков, М.А. Калашникова // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири 12-я международная науч -практ конференция -Тюмень -2-4 октября 2006 -С. 12

10 Копаница, H О Строительные теплоизоляционные материалы на основе модифицированных низинных торфов /НО Копаница, А И Кудяков, М.А. Калашникова // Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья Доклады VI Всероссийской науч -практ конференции -Белокуриха -31 мая – 2 июня 2006 -С 62-64

11 Калашникова, М.А. Активация вяжущих свойств низинного торфа при производстве торфодревесных теплоизоляционных материалов / Химия и химическая технология в XXI веке Тезисы VII всероссийской науч -практ конференции студентов и аспирантов -Томск -11-12 мая 2006 -С 18

12 Копаница, Н.О Экологичный теплоизоляционный материал -материал будущего /НО Копаница, М.А. Калашникова // КАЧЕСТВО-стратегия XXI века” Материалы X Международной науч-практ конференции-Томск-7-8 декабря 2005-С 14

13 Копаница, НО Теплоизоляционный материал на основе торфа в стеновых конструкциях /НО Копаница, М.А. Калашникова // ИННОВАТИКА-2005 сборник материалов I Всероссийской науч -практ конференции студентов, аспирантов и молодых ученых – Томск -2-3 июня 2005 -С 12

14 Калашникова, М.А. Закономерности формирования пористой структуры в торфодревесных теплоизоляционных материалах / Строительство материалы, конструкции, технологии Материалы III Межрегиональной науч -техн конференции – Братск -23-25 марта 2005 -С 26-27

15. Копаница, Н О Проблемы разработки раздела энергоэффективных проектов зданий с наружным утеплением /НО Копаница, И А Подласова, М.А. Калашникова // IV Международный конгресс по теплозащите и энергосбережению зданий и сооружений».-Новосибирск -февраль 2004 -С 8-9

16 ТУ 5768-02069295-2004 Теплоизоляционные плиты на основе торфодревесной композиции Технические условия / А И Ку-дяков, Н.О Копаница, М.А. Калашникова, Введ 2004-05-01 без огранич Срока действ -Томск. Томский центр стандартизации, метрологии и сертификации,-2004 -5с

17 Пат №2273620 Торфодревесная композиция для изготовления теплоизоляционных строительных материалов /НО Копаница, А И Кудяков, М.А. Калашникова, 2 217 813 С2, опубликовано 06 04 2006-бюл №18, заявка 2004108271/03, 22 03.2004г

18 Пат №2307813 Торфодревесная композиция для изготовления конструкционно-теплоизоляционных строительных материалов / Н.О Копаница, А И Кудяков, М.А. Калашникова, Ии 2 307 813 С2, опубликовано 10 10 2007 -бюл №28, заявка 2005130585/03,03 10 2005г

Калашникова Маргарита Алексеевна

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ НИЗИННЫХ ТОРФОВ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ

АВТОРЕФЕРАТ

Изд лиц №021253 от 31 10 97 г

Подписано в печать 26 05 08 г Формат 60×84 1/16

Бумага офсет Гарнитура Тайме Уел-печ л. 1,1 Уч-изд л 1,0

Тираж 100 экз Заказ № 236

Изд-во ГОУ ВПО «ТГАСУ», 634003, г Томск, пл Соляная, 2 Отпечатано с оригинал-макета автора в ООП ГОУ ВПО «ТГАСУ». 634003, г Томск, ул Партизанская, 15

5 самых распространенных строительных изоляционных материалов

Знаете ли вы, что изоляция вашего здания может сократить ваши счета за электроэнергию вдвое? Будь то дом, склад или офисное здание, дополнительная изоляция является ключом к повышению эффективности вашего обогрева и охлаждения. Прежде чем вы решите, какой продукт вам подходит, вот самые распространенные изоляционные материалы, их термическое сопротивление или R-ценность, а также то, что они могут привнести в ваш проект.

Стекловолокно

Стекловолокно – один из самых распространенных изоляционных материалов в строительстве.Сделанный в основном из переработанного стекла, он используется как на коммерческом, так и на жилом рынке по множеству причин. Благодаря эффективному вплетению тонких стекол в изоляционный материал, стекловолокно эффективно снижает теплопередачу. Стекловолокно – это превосходный и доступный по цене негорючий изоляционный материал со значением R от R-2,9 до R-3,8 на дюйм.

Целлюлоза

Изготовленная из переработанной бумаги целлюлоза сегодня является одним из самых экологически чистых изоляционных материалов в отрасли.Этот изолятор почти не содержит кислорода, что делает его чемпионом по снижению потенциального ущерба от огня. Значения R целлюлозы варьируются от R-3,1 до R-3,7.

Минеральная вата

Минеральную вату можно разделить на две категории изоляционных материалов – минеральную вату, изготовленную из базальта, и шлаковую вату, изготовленную из шлака сталелитейных заводов. Минеральная вата негорючая и не требует добавок, чтобы сделать ее огнестойкой. Этот экологически чистый изоляционный материал имеет коэффициент сопротивления R от R-2.8 к R-3.5.

Пенополиуретан

огнестойкий и эффективный изоляционный материал. Эти пены содержат газ, не содержащий хлорфторуглеродов (не-CFC), что помогает минимизировать риски для озонового слоя. А если вы ищете превосходный вариант звукоизоляции, полиуретан – отличный выбор. Эти пены имеют R-значение R-6,3 на дюйм.

Полистирол

Полистирол – это прозрачный водостойкий изоляционный материал из термопласта.В отличие от большинства изоляторов, полистирол имеет отчетливо гладкую поверхность. Этот изоляционный материал можно разрезать на блоки, что делает его отличной альтернативой для утепления стен. Поскольку полистирол легко воспламеняется, его необходимо покрыть огнезащитным составом. Более дорогие варианты имеют R-ценность R-5,5.

Итог? Когда дело доходит до выбора наилучшего изоляционного материала для вашего проекта, у вас есть все необходимое. Не позволяйте огромному количеству вариантов ошеломить вас.Если вы не уверены, какой изолятор подходит для вашей собственности, обратитесь к профессиональному поставщику строительных материалов. Они не только укажут вам правильное направление, но и предоставят ценную информацию, чтобы обеспечить успешную изоляцию.

Если вы подрядчик, застройщик или делаете все самостоятельно, доверьте Pro-Line Construction все свои потребности в изоляции. Мы предлагаем полный спектр изоляционных материалов высочайшего качества от всех ведущих производителей.

Свяжитесь с одним из наших экспертов по изоляционным материалам в Pro-Line Construction сегодня, чтобы получить рекомендации и цену на нужную вам продукцию. Ни один заказ не является слишком большим или слишком маленьким. Pro-line доставляет товары куда угодно, и у нас есть поставщики изоляционных материалов в:

Теплоизоляция зданий – Проектирование зданий

Изоляционные изделия получили существенное развитие благодаря техническому прогрессу. Законодательство послужило катализатором развития, начиная с основных требований согласно Части L строительных норм и заканчивая соблюдением государственных целевых показателей по сокращению выбросов углерода на основе передовых программ, таких как Кодекс экологически безопасных домов и BREEAM.

Изоляционные изделия различаются по цвету, отделке поверхности и текстуре, составу сердечника и, что немаловажно, эксплуатационным характеристикам. Спецификация изоляционных материалов является научно обоснованным решением, но успешная спецификация зависит от того, насколько специалист понимает не только математические характеристики, но и периферийные факторы, которые могут повлиять на окончательную установку.

Спецификация изоляционных материалов часто основана на минимальных требованиях Строительных норм AD (Утвержденный документ), часть L и их взаимосвязи с производственными данными производителей, и было высказано предположение, что законодательство стимулирует производство ряда продуктов, которые: просто работай », и между ними есть небольшая очевидная разница.

Однако для того, чтобы правильно указать изоляцию, разработчик должен понимать причины, по которым она работает, и применять правильную технологию к любой данной детали конструкции. Понимая более полно процессы, которые заставляют изоляцию работать, и действительно факторы, которые мешают ей работать, разработчики будут в гораздо более сильной позиции, чтобы указать правильный материал для правильного применения.

Установленные характеристики изоляционного продукта зависят не только от эксплуатационных характеристик и соблюдения подрядчиками требований производителей и общих требований к качеству изготовления, но и от пригодности указанного изоляционного материала для места его установки.

Изоляционные материалы предназначены для нарушения передачи тепла через сам материал. Есть три метода теплопередачи: излучение, теплопроводность и конвекция.

[править] Радиация

Любой объект, температура которого выше, чем окружающие его поверхности, будет терять энергию в виде чистого лучистого обмена. Лучистое тепло может распространяться только по прямым линиям. Поместите твердый объект между точками A и B, и они больше не будут напрямую обмениваться лучистым теплом.Излучение – единственный механизм теплопередачи, пересекающий вакуум.

[править] Проведение

Проводимость зависит от физического контакта. Если нет контакта, кондукция невозможна. Контакт между двумя веществами с разной температурой приводит к теплообмену от вещества с более высокой температурой к веществу с более низкой температурой. Чем больше перепад температур, тем быстрее происходит теплообмен.

[править] Конвекция

Конвекция – это передача энергии через жидкости (газы и жидкости).Именно этот метод играет наибольшую роль в выделении и передаче тепла в зданиях. Чаще всего этот эффект распространяется от твердого тела к газу, то есть от объекта к воздуху, а затем обратно, как правило, когда воздух встречается с внешней тканью здания.

Процесс фактически инициируется передачей энергии за счет теплопроводности и осложняется уровнем водяного пара, который поддерживается воздухом. Молекулы воды накапливают тепло, передаваемое им за счет теплопроводности от теплых поверхностей.Водяной пар и воздух нельзя разделить как газы. Они расстанутся только тогда, когда будет достигнуто давление насыщенного пара, то есть количество воды (хотя и в форме пара) превышает уровень тепла, доступного для поддержания ее в виде газа (пара), и поэтому она конденсируется.

Конденсация вызывает выделение скрытого тепла; изменяется соотношение температуры и водяного пара, и как только оно изменится достаточно сильно, процесс начнется снова. Мировые погодные системы следуют очень похожему циклу.

Если бы воздух мог оставаться неподвижным и сухим, он работал бы как высокоэффективный изолятор. Однако, если воздух нагревается, его молекулярная структура расширяется и становится менее плотной по сравнению с окружающим его воздухом и, таким образом, поднимается вверх. По мере удаления от источника тепла он начинает охлаждаться. Молекулы сжимаются, увеличиваются в плотности и снова опускаются. Молекулы воздуха находятся в состоянии постоянного потока, зависящего от температуры окружающей среды и помех от любой точки или фоновых источников тепла.

Этот процесс «конвекции» теплопередачи усложняется тем фактом, что воздух будет охлаждаться со скоростью, зависящей от степени насыщения водяным паром. Чем больше насыщение, тем медленнее охлаждение.

Изоляционные материалы ограничивают поток энергии (тепла) между двумя телами, температура которых не одинакова. Более высокие изоляционные характеристики напрямую связаны с теплопроводностью изоляционного материала. То есть скорость, с которой фиксированное количество энергии передается через материал известной толщины.

Прямая обратная (обратная) величина – это тепловое сопротивление материала, которое измеряет способность материала сопротивляться передаче тепла.

[править] Теплопроводность

Теплопроводность, часто называемая значением «K» или «λ» (лямбда), является постоянной для любого материала и измеряется в Вт / мК (ватт на кельвин-метр). Чем выше значение λ, тем лучше теплопроводность. Хорошие изоляторы будут иметь как можно более низкую стоимость.Сталь и бетон обладают очень высокой теплопроводностью и, следовательно, очень низким термическим сопротивлением. Это делает их плохими изоляторами.

Значение λ для любого материала увеличивается с повышением температуры. Хотя для этого необходимо, чтобы повышение температуры было значительным, а варианты температуры в большинстве зданий обычно находятся в пределах допусков, которые сделают любое изменение значения лямбда незначительным.

[править] Тепловое сопротивление

Термическое сопротивление, называемое значением R материала, является произведением теплопроводности и толщины.Значение R рассчитывается путем деления толщины материала на его теплопроводность и выражается в единицах m2K / W (квадратный метр кельвина на ватт). Чем больше толщина материала, тем больше термическое сопротивление.

[править] U-значение

С точки зрения строительства, хотя коэффициент теплопередачи может быть рассчитан и отнесен к одной толщине любого материала, обычно его рассчитывают как продукт, полученный в результате сборки различных материалов в любой данной форме строительства.Это мера передачи тепла через заранее определенную площадь строительной ткани – 1 кв.

Таким образом, единицами измерения являются Вт / м2K (ватты на квадратный метр кельвина) и описывают теплопередачу в ваттах через квадратный метр строительного элемента (например, стены, пола или крыши). Это используется для расчета теплопередачи или потерь через ткань здания. Например, если у стены коэффициент теплопроводности 1 Вт / м2 · К – при разнице температур 10 °, потеря тепла составит 10 Вт на каждый квадратный метр площади стены.

Изоляция с открытыми ячейками включает такие продукты, как изоляция из минеральной и овечьей шерсти. Изоляторы из пенополистирола (EPS) технически являются «закрытыми ячейками» по своей структуре, но их характеристики схожи с материалами с открытыми ячейками из-за соединения в структуре воздушных карманов, которые окружают гранулы с выдутыми ячейками, которые являются сутью его состава. .

На приведенном ниже рисунке показано изображение ядра в разрезе типичного изделия из стекловаты, на которое наложены миллионы и миллионы (на квадратный метр) воздушных карманов с «открытыми ячейками», которые образуются в процессе производства.В то же время, когда в процессе производства воздух нагнетается в сердцевину стеклянных волокон, ранее введенный связующий агент активируется, образуя матрицу, скрепляющую композицию вместе. Это создает «пружинную нагрузку», связанную с изоляцией из минеральной ваты, позволяя ей восстановить свою форму и толщину после сжатия.

Природа открытых ячеек матрицы позволяет воздуху проходить через ее сердцевину, но путь извилистый, поэтому потери тепла из-за конвекции минимальны.Принцип действия заключается в образовании таких маленьких воздушных карманов, что движение воздуха практически прекращается, но не полностью.

Материал может излучать только то тепло, которое он способен поглотить. Стеклянные нити и их связующее плохо проводят тепло, поэтому потери тепла из-за излучения считаются незначительными.

Сухой воздух – хороший изоляционный газ. Таким образом, в продуктах с открытыми порами, если можно предотвратить загрязнение воздуха внутри ядра водяным паром (с помощью пароизоляционных барьеров), сверхмалые воздушные карманы значительно ограничат движение воздуха.

Изоляторы с закрытыми порами включают такие продукты, как экструдированный полистирол и химические пенопласты. В технологии с закрытыми ячейками используется контролируемое введение газов (вспенивателей) во время производства, которые образуют гораздо более плотную матрицу отдельных ячеек, чем стекловата или пенополистирол. Ячейки представляют собой пузырьки газа, теплопроводность которых значительно меньше, чем у воздуха. Добавьте к этому неспособность водяного пара легко загрязнять ячейки, и это обеспечивает значительно более эффективный изолятор.(Примечание: матрица некоторых химических пенопластов может со временем разрушаться под воздействием воды или водяного пара.)

Стенки ячеек очень тонкие, что ограничивает проводимость, но они газонепроницаемы. Плотный клеточный состав дополнительно ограничивает возможность движения газа, поскольку он может перемещаться только в пределах своей содержащей клетки, а не между клетками. Как и в случае с материалами с открытыми ячейками, на процесс передачи тепла от теплой стороны к прохладной влияет сочетание теплопроводности через стенки ячеек и ограниченной конвекции через газ ячейки.

Эффективность материала очень высока и эффективна на площади сплошной доски, но она значительно снижается из-за плохого качества обработки при резке и соединении досок.

Стремясь улучшить долговечные характеристики, производители облицовывают изделия из пенопласта, в частности, блестящим слоем фольги. Это сводит к минимуму загрязнение водяным паром, действуя как пароизоляция, а также отражая лучистую энергию обратно в здание. Приклеивание картона с фольгированной облицовкой лентой из фольги может улучшить пароизоляцию, хотя это не окажет большого влияния на плохо сконструированный шов, который не всегда герметичен.

Производители изоляционных материалов выпускают техническую и рекламную литературу, включающую широкий спектр цифр, которые могут сбивать с толку, и не все производители представляют свои характеристики одинаково.

Показатели эффективности обычно основываются на результатах лабораторных испытаний. Такие результаты повсеместно принимаются проектировщиками и законодательными органами, такими как органы строительного контроля.

Однако это не то же самое, что проверка на месте.Никакие две ситуации «на месте» не обеспечат точно одинаковых условий, поэтому испытания могут проводиться только для сравнения различных изоляционных материалов с использованием точно таких же условий. В результате производители демонстрируют характеристики в торговой и технической литературе, описывая идеальную установку, в которой соединения выполнены идеально, изоляция однородна, а все допуски идеальны до миллиметра. Любой, кто побывал на стройке, знает, что это не соответствует действительности.

С этой целью разработчики могут принять к сведению выполнение оценок Зеленой сделки. Здесь диктат заключается в том, чтобы придерживаться «золотого правила», согласно которому стоимость предлагаемых мер по энергосбережению не должна превышать прогнозируемую экономию, полученную в результате меньшего использования энергии. На практике, чтобы убедиться в этом, специалисты по оценке экологических сделок (GDA) придерживаются очень консервативной позиции в отношении прогнозируемой экономии и прогнозируемой экономии, включая расчеты использования изоляции на уровне 75% от данных производителя.

Кроме того, в то время как производители сосредотачиваются на производительности продукта, они могут замалчивать другие ключевые вопросы, которые напрямую влияют на производительность, такие как спецификация правильного изоляционного продукта в зонах строительства, которые могут создавать холодную и потенциально влажную среду, для Например, пустоты под полом.

Изоляция и вода не смешиваются. Все типы изоляционных материалов будут подвержены влиянию в диапазоне от незначительного (например, экструдированный полистирол (XPS)) до сильно поврежденного (например, шерстяные изоляторы).Степень компрометации будет зависеть от степени загрязнения. Таким образом, любая среда, в которой может существовать водяной пар без угрозы быстрого и полного испарения, или наличие самих физических капель воды, снизит эффективность изоляции. Попадая в матрицу изоляционного материала, вода проводит энергию, которую изоляция пытается удержать. Чем больше капля воды, тем больше проводимость.

Например, если стекловата устанавливается в стену с заполненной полостью, если одна из сторон каменной полости подверглась воздействию дождя непосредственно перед укладкой изоляционного материала, потенциальные изоляционные характеристики стены будут снижены. закончена пустотелая стена.Если изоляция намокнет насквозь, рабочие характеристики могут стать отрицательными.

Сегодняшние специалисты по спецификациям искусственной среды испытывают все большее давление; быть более экологичным, создавать среду с низким содержанием углерода и двигаться в направлении большей устойчивости. Крупные производители изоляционных материалов приняли важные меры, чтобы:

Производители позиционируют свою продукцию как «экологичную», исходя из того, что их изоляционные продукты будут экономить гораздо больше энергии / углерода в течение срока службы установки, чем затраты на их производство.

Изоляционные материалы зависят от присущей им молекулярной структуры, чтобы минимизировать три формы теплопередачи – излучение, теплопроводность и конвекцию. Наибольшие потери тепла в здании происходят из-за движения воздуха. Любое движущееся тело воздуха будет отводить тепло от объекта или поверхности, над которой оно проходит. Потери тепла пропорциональны скорости движущегося воздуха, количеству присутствующей воды и разнице температур между источником тепла и воздухом.

Чем быстрее воздух движется над источником тепла, тем быстрее происходит теплопередача.Присутствие капель воды будет действовать как ускоритель этого процесса, хотя обычно необходимо контролировать насыщение водяным паром, чтобы избежать проблем, вызванных конденсацией.

Конденсацию можно в значительной степени контролировать, убедившись, что водяной пар в воздухе содержится в теплой внутренней среде. Теоретическим решением являются пароизоляционные слои на теплой стороне изоляции, эффективно препятствующие миграции воздуха между теплой и более холодной зонами.

Современные технологии материалов и тщательно контролируемое качество сборки этих материалов позволяют достичь почти нулевой утечки воздуха через изолированную оболочку, и действительно, конструкция Passivhaus основана на этом, при использовании контролируемой вентиляции для удаления загрязненного воздуха, принципы проектирования, которые зависят от качества изготовления чтобы добиться успеха.

При рассмотрении ячеистой конструкции из специальных изоляционных материалов основная цель состоит в том, чтобы предотвратить движение газов в матрице изоляционного сердечника, при этом потери тепла, связанные с этим движением, также будут уменьшены.

Хотя изоляционные материалы с «открытыми ячейками», такие как шерсть, допускают гораздо большую миграцию воздуха через них, что ограничивает их характеристики, их гибкая конструкция дает гораздо большее преимущество с точки зрения контроля качества монтажа. Из-за природы материала соединение дает очень похожий результат на сам материал. В то время как изделия из жестких плит требуют обременительной платы за установку, чтобы соответствовать стандартам точности соединения, установленным изготовителем в лабораторных условиях.

Изоляционные материалы с более плотным, автономным ячеистым составом будут обеспечивать более низкую теплопроводность (значение λ) и, следовательно, более высокое удельное тепловое сопротивление (значение R), чтобы превзойти материалы с «открытыми ячейками», которые зависят от поддержания сухого воздуха. в их ядрах для максимальной производительности.

Доступны вспененные продукты с открытыми порами, которые благодаря своему составу основной матрицы имеют более высокую теплопроводность, чем их собратья с закрытыми порами, но имеют преимущества большей гибкости, позволяющей приспособиться к движению здания, и любое разрушение стенок ячеек не приведет к высвобождению содержания газа.

При выборе изоляционных материалов проектировщик здания должен учитывать возможность загрязнения водой и возможность миграции газа в основной матрице и, как следствие, ухудшение характеристик, которое может ухудшиться в дальнейшем в течение срока службы здания, незаметно и неконтролируемое.

На рынке есть более эффективные технологии с «аэрогелями» и «вакуумированными панелями», но производительность зависит от тех же принципов теплопередачи, и в настоящее время занимает ограниченную нишу спецификаций, оставаясь в значительной степени непомерно высокой для широких масс. большинство приложений.

Автором этой статьи является Mark Wilson MCIAT, авторские права переданы Henry Stewart Publications для публикации. Он стал победителем нашего конкурса статей при поддержке Chartered Institute of Building в июне 2013 года.

Расширенная версия статьи была впервые опубликована в журнале «Обследование зданий, оценка и оценка», том 2, номер 1, апрель 2013 г., опубликованном издательством Henry Stewart Publications, Лондон.

(PDF) Свойства, требования и возможности для традиционных, современных и будущих теплоизоляционных материалов и решений для строительства

6.Выводы

Были исследованы свойства, требования и возможности для традиционных, современных и будущих теплоизоляционных материалов и решений для строительства

, с их преимуществами и недостатками. В документе

делается вывод о том, что в настоящее время не существует единого теплоизоляционного материала или решения для строительства, которое удовлетворяло бы всем требованиям в отношении наиболее важных свойств. Следовательно, важно: (а)

выбрать наиболее подходящий из существующих сегодня традиционных и современных теплоизоляционных материалов и решений

, (б) проводить исследования и постоянно улучшать существующие традиционные

и современные теплоизоляционные материалы и решения, (c) инициировать исследование, которое исследует возможности

для открытия и разработки новых высокоэффективных теплоизоляционных материалов и решений

со свойствами, превосходящими все существующие на сегодняшний день материалы и решения.Перспективными кандидатами

на будущее и будущее являются наноизолирующие материалы (NIM), динамические материалы (DIM)

и несущий изоляционный материал NanoCon, а также некоторые материалы или решения, о которых еще не думали.

Выражение признательности

Эта работа была поддержана Исследовательским советом Норвегии и несколькими партнерами в рамках исследовательских проектов SINTEF и

NTNU «Детали конструкции прочных ограждающих конструкций для зданий 21 века» (ROBUST),

«Инновации в бетоне» Центр »(COIN) и« Исследовательский центр зданий с нулевым уровнем выбросов »(ZEB).

Источники

Аль-Хомуд М.С. 2005. Строительство и окружающая среда, 40, 353-366.

Aspen Aerogels, Spaceloft® 3251, 6251, 9251, «Гибкая изоляция для промышленных, коммерческих и жилых помещений

», www.aerogel.com, последнее посещение – 7 октября 2008 г. (a).

Aspen Aerogels, SpaceloftTM 6250, «Экстремальная защита для экстремальных сред», www.aerogel.com,

Проверено 7 октября 2008 г. (б).

Baetens R., Jelle B.P., Thue J.V., Тенпиерик М.Дж., Гриннинг С., Увслёкк С. и Густавсен А. 2010 (а). Энергетика и

Здания, 42, 147-172.

Baetens R., Jelle B.P. И Густавсен А. 2010 (б). Энергетика и строительство, 42, 1361-1368.

Баэтенс Р., Джелле Б.П., Густавсен А. и Гриннинг С. 2010 (c). Энергетика и строительство, 42, 1969-1975.

Baetens R., Jelle B.P. И Густавсен А. 2011. Энергетика и строительство, 43, 761-769.

Демирбас М.Ф. 2006. Источники энергии, Часть B: Экономика, планирование и политика, 1, 85-95.

Фарид М.М., Худхаир А.М., Разак С.А.К. И Аль-Халладж С. 2004. Преобразование энергии и управление ею, 45,

1597-1615.

Гриффит Б.Т., Арасте Д. и Тюрлер Д. 1995. «Газонаполненные панели: обновленная информация о приложениях в тепловом конверте

», Труды осеннего симпозиума BETEC, суперизоляции и конверт здания

, Вашингтон, Округ Колумбия, 14 ноября 1995 г.

Hostler SR, Abramson AR, Gawryla MD, Bandi SAИ Ширальди Д.А. 2008. International Journal of Heat and

Mass Transfer, 52, 665-669.

Jelle B.P., Gustavsen A. & Baetens R. 2010 (а). Журнал строительной физики, 34, 99-123.

Jelle B.P., Gustavsen A. & Baetens R. 2010 (b). «Высокопроизводительные теплоизоляционные материалы для зданий и

решений завтрашнего дня», Труды по тепловым характеристикам внешних ограждающих конструкций целых зданий

XI Международная конференция (Здания XI), Клируотер-Бич, Флорида, США.S.A., 5-9 декабря 2010 г. (б).

McKinsey 2009. «Пути к низкоуглеродной экономике». Версия 2 Глобальной кривой затрат на сокращение выбросов парниковых газов

», McKinsey & Company.

Mills G.L. & Zeller C.M. 2008. «Характеристики газонаполненной многослойной изоляции», Достижения криогенной инженерии

: Труды конференции по криогенной инженерии, 53, 1475-1482, 2008.

Пападопулос А.М. 2005. Энергетика и строительство, 37, 77-86.

Шульц Дж.М., Дженсен К. & Кристиансен Ф.Х. 2005. Материалы солнечной энергии и солнечные элементы, 89, 275-285.

Simmler H., Brunner S., Heinemann U., Schwab H., Kumaran K., Mukhopadhyaya P., Quènard D., Sallèe H.,

Noller K., Kücküpinar-Niarchos E., Stramm C., Тенпиерик М., Кауберг Х. и Эрб М. 2005. Вакуумные изоляционные панели

. Исследование VIP-компонентов и панелей для прогнозирования срока службы в зданиях

(подзадача A) », HiPTI – Высокоэффективная теплоизоляция, Приложение 39 IEA / ECBCS, сентябрь 2005 г.

Тенпиерик М.Дж. 2009. «Вакуумные изоляционные панели, применяемые в строительных конструкциях (VIP ABC)», к.т.н. Диссертация,

Делфтский технологический университет (Делфт, Нидерланды).

9-й Северный симпозиум по строительной физике – NSB 2011

Выбор строительных теплоизоляционных материалов с использованием надежной оптимизации

Нетрадиционные изоляционные материалы | IntechOpen

2. Нетрадиционные материалы

Был проведен обзор литературы по нетрадиционным материалам: листья кедрового яблока, пшеничная солома, рисовая солома, рисовая шелуха / шелуха, кокосовое волокно, жмых, волокно финиковой пальмы, кукурузный початок и овечья шерсть. Эти материалы, за исключением овечьей шерсти, являются сельскохозяйственными отходами и обычно сжигаются после сбора урожая.Эти материалы исследуются на предмет их использования в качестве теплоизоляционного и заполняющего материала. В этой части статьи представлена ​​информация и значения теплопроводности упомянутых материалов.

2.1. Листья ананаса

Одной из самых культивируемых культур со всего мира является знакомый нам тропический фрукт ананас [16]. При сборе и производстве ананаса образуются некоторые избыточные остатки, в том числе листья, которые в настоящее время обрабатываются на энергетических установках или иногда просто сжигаются [1].Сжигание листьев ананаса вызывает экологические проблемы, такие как загрязнение, эрозия почвы и снижение биологической активности почвы. Таким образом, промышленное использование этого материала не только предотвращает загрязнение воздуха, которое отрицательно сказывается на качестве воздуха, здоровье человека и окружающей среды, но также является экономически выгодным для земледельцев [17]. Волокна легко извлекаются из листа ананаса, как показано на Рисунке 1 [18].

Рис. 1.

Растение ананаса и клетчатка листьев ананаса [18].

Проведены исследования термических свойств листьев ананаса. Сырье, использованное для исследования, было собрано в провинции Уттарадит, расположенной в северной части Таиланда. Латекс натурального каучука (свободный формальдегид) использовали в качестве связующего для изготовления древесностружечных плит размером 200 × 200 мм и толщиной 15 мм. Доски были разрезаны на различные образцы для испытаний, и каждое измерение показывает среднее значение трех разных образцов из трех разных плат. В таблице 1 приведены физические свойства древесностружечных плит.Исследования подтверждают, что использование листьев ананаса при строительстве зданий практически осуществимо. При плотности плит в диапазоне 178–232 кг / м ³ предварительно обработанный латекс натурального каучука может быть напылен на ананасовое волокно для производства древесностружечных плит. Относительно низкие значения теплопроводности плат варьируются от 0,043 до 0,035 Вт / мК. Принимая во внимание теплопроводность и физические свойства древесностружечной плиты из листьев ананаса, плиты с соотношением частиц 1: 3 и плотностью 210 кг / м ³ считаются перспективными строительными материалами для экономии энергии при теплоизоляции. приложения [17].

Таблица 1.

Физические свойства ДСП [17].

2.2. Пшеничная солома

Солома, побочный продукт выращивания зерновых, доступная в больших количествах по низкой цене из многих стран, была одним из основных материалов, используемых для строительства зеленых зданий во всем мире.Солома, полученная при выращивании пшеницы, обычно используется для укладки на зданиях [1]. Тюки с соломой обычно используются при строительстве зданий (рис. 2).

Рисунок 2.

Производство тюков соломы в Турции [19].

Специалисты по строительству окружающей среды считают солому превосходным строительным материалом и признают, что некоторые из ее ограничений можно легко преодолеть. Тюки с соломой можно использовать как несущую конструкцию или как заполняющую стену. Существуют различные методы, используемые при строительстве системы стеновых засыпок, включая стойки и балочные конструкции, и чаще всего используются балочные конструкции и рамы (фермы) с заполнением из соломы (рис. 3) [20].Традиционно солома использовалась в качестве подстилки для животных или сжигалась фермерами из-за проблем с хранением [12].

Рис. 3.

Тюки соломы, используемые в качестве засыпки в Экоцентре Керкенес [19].

Ссылка [21] рассчитала теплопроводность образцов тюков соломы размером 360 мм на 615 мм и плотностью 60 кг / м ³ , предоставленных местным фермером из Соединенного Королевства. Для расчетов использовалась программа MAT от Hevacomp Ltd. версии 16.00. Результаты показывают, что тюки соломы обладают хорошими показателями изоляции 0.067 Вт / мК.

Дальнейшее исследование было проведено с целью изучения теплопроводности пшеничной соломы по ссылке [22]. Исследовали ячменную солому, выращенную в Южной Германии. Примерно в течение года солома была плотно упакована в прямоугольные тюки размером 50 × 40 × 80 см ³ , которые хранились в сарае. Плотность тюков составляла около 70 кг / м ³ , а типичный диаметр стеблей соломы составлял 2–4 мм. Стенки полых стеблей имели плотность примерно 300 кг / м ³ .Из тюка были приготовлены два цилиндрических образца диаметром 28 см для измерения теплопроводности в устройстве с защищаемой горячей плитой. Образцы прессовали в измерительном устройстве (стебли соломы, ориентированные перпендикулярно тепловому потоку) до достижения плотности около 80 кг / м ³ , что сопоставимо с плотностью тюков. Конечная толщина образца после прессования составила 22 мм. С целью исследования теплопередачи были использованы измерения в диапазоне от –200 до 800 ° C на эвакуируемой охраняемой горячей плите для термической обработки.Температурно-зависимую теплопроводность, измеренную в вакуумированном состоянии ( λ _evac ) и неавакуумированном состоянии ( λ ), можно увидеть в таблице 2.

Таблица 2.

Температурно-зависимая теплопроводность, измеренная в вакуумированном состоянии ( λ _evac ) и неавакуумированном состоянии ( λ ) [22].

Измерения соломенной изоляции (0,041 Вт · м ⁻¹ K ⁻¹ при 20 ° C) аналогичны измерениям обычных изоляционных материалов, используемых в зданиях, при оценке теплопроводности.Солома обладает привлекательными характеристиками, в том числе ее интересным возобновляемым свойством для изоляции зданий. Для массового рынка платы должны быть доступны во множестве размеров, а это означает, что они должны быть разработаны. Поскольку тепловая связь волокон посредством газовой проводимости уже хорошо развита при атмосферном давлении, дополнительное применение связующих не может значительно увеличить общую теплопроводность. Для теплоизоляционных плит обычных размеров (5 × 50 × 100 см ³ или 5 × 62.5 × 100 см ³ ), поэтому для строительства зданий могут быть произведены тонкие плиты или элементы с теплопроводностью менее 0,045 Вт · м ^-1 К ^-1 [22]. Благодаря жесткости, прочности и низкой стоимости соломенные древесно-стружечные плиты применяются широко [23].

2.3. Рисовая солома

Рис, являющийся одним из важнейших продовольственных зерновых культур в мире, производится как минимум в 95 странах [24]. Это основной продукт питания в большинстве азиатских стран [25], а в странах, собирающих рис, ежегодно производится большое количество рисовых остатков [26] (Рисунок 4).Неустойчивое использование рисовой соломы и открытое сжигание ее на поле создает угрозу для окружающей среды из-за большого количества выбросов парниковых газов [25]. Потенциал переработки этих рисовых остатков имеет большое значение для систем растениеводства [26].

Рис. 4.

Рисовая солома [27].

В работе [28] был исследован новый теплоизоляционный материал из рисовой соломы. Материал, использованный для исследования, был собран на сельскохозяйственном поле Нанкина, провинция Цзянсу в Китае.Были приготовлены доски из рисовой соломы размером 300 × 300 × 40 мм, и измерения теплопроводности испытуемых образцов были выполнены с использованием измерительного прибора Lambda 2000. Смола на основе метилендифенилдиизоцианата (MDI) и ацетон использовались для придания однородности плитам. С помощью высокочастотного горячего прессования разработан новый теплоизоляционный материал из рисовой соломы плотностью 200–350 кг / м ³ и теплопроводностью 0,051–0,053 Вт / мК. Эти остатки могут быть отличным компонентом конструкции для изоляции стен или потолка с целью экономии энергии.Было обнаружено, что теплопроводность, плотность плит и температура окружающей среды имеют большую взаимосвязь. Кроме того, теплопроводность увеличивалась по мере уменьшения размера частиц, и содержание влаги в частицах не оказывало значительного влияния на теплопроводность плит, наблюдаемую в результатах. Плиты с большей плотностью обладали лучшими физико-механическими свойствами. Кроме того, за счет уменьшения размера частиц в определенном диапазоне свойства плит, вероятно, улучшатся, хотя изоляционные свойства плит будут ухудшены.

2.4. Рисовая шелуха / шелуха

Рисовая шелуха / шелуха, которая представляет собой внешнее покрытие рисового ядра, защищает внутренние ингредиенты от внешнего нападения насекомых и бактерий [29]. Удаление рисовой шелухи во время очистки риса создает проблему утилизации, потому что эти органические отходы обычно сжигаются после сбора урожая, что вызывает экологические проблемы [30]. Теплопроводность рисовой шелухи, полученной с перерабатывающего завода, измерялась в двух лабораториях. Материалы протестированы R&D Services, Inc.(RDS) пропаривали, тогда как рисовая шелуха, испытанная в Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL), не пропаривалась. Оборудование, изготовленное в соответствии со стандартом ASTM C 518 и испытательные рамки 305 × 305 × 51 мм, использовались для измерения материала [31] (рис. 5).

Рис. 5.

Рисовая шелуха в тестовой рамке [31].

Плотность образцов 144,3, 139,4, 155,4 и 147,5 кг / м ³ . Экспериментальные исследования, проведенные в двух лабораториях, показывают, что теплопроводность рисовой шелухи колеблется от 0.От 046 до 0,057 Вт / мК [31]. В таблице 3 приведены данные о кажущейся теплопроводности материала. Согласно [32], без использования химических связующих, рисовая шелуха может быть превращена в твердые плиты с высокой плотностью.

Таблица 3.

Данные по кажущейся теплопроводности рисовой шелухи из двух лабораторий [31].

2.5. Кокосовое волокно

Кокосы обильно растут в прибрежных районах тропических стран [33]. Из внешней оболочки кокоса извлекается кокосовое волокно. Существует всего два типа кокосовых волокон: коричневые волокна, извлеченные из созревших кокосов, и белые волокна из незрелых кокосов. В то время как коричневые волокна прочные, толстые и обладают высокой стойкостью к истиранию, белые волокна не только более гладкие и тонкие, но и более слабые.Кокосовые волокна коммерчески доступны в трех формах, а именно щетинных (длинные волокна), матрасных (относительно коротких) и декортифицированных (смешанные волокна). В зависимости от требований эти разные типы волокон могут использоваться по-разному. Принимая во внимание технические аспекты, чаще используются коричневые волокна [34]. Кокосовая пальма, кокосовые орехи и волокна кокоса показаны на рисунке 6.

Рисунок 6.

Кокосовое дерево, кокос и волокна кокоса [35].

Основной состав кокосовых волокон содержит целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин, влияющие на различные свойства кокосовых волокон.Состав в конечном итоге изменяет не только свои свойства, но и свойства композитов при предварительной обработке волокон. Время от времени поведение волокон улучшается, хотя иногда эффект неблагоприятный. Самым пластичным материалом среди всех натуральных волокон является кокосовое волокно [35]. Поскольку кокосовое волокно является натуральным материалом, оно быстрее и легче разлагается. Следовательно, это относится к чистой застроенной среде. Этот материал может быть переработан и использован в качестве изоляционного материала [36].

В работе [37] была исследована теплопроводность кокосового волокна, и была найдена минимальная теплопроводность материала около 0,05 Вт / мК. Кокосы, использованные для исследования, были получены из прибрежных районов Мексики. Были приготовлены цилиндрические образцы горизонтального волокна и вертикального волокна толщиной 6 мм и диаметром 15 мм с плотностью 174 кг / м ³ (рис. 7). Волокна склеивались только сжатием; искусственные связующие не использовались. Использовалось разработанное на месте устройство для изготовления неразъемных образцов с постоянной температурой и соблюдение рекомендаций стандарта ASTM C518 при проведении испытаний на теплопроводность в рамках данного исследования.Согласно [32] без использования связующих, из скорлупы кокосовых орехов можно сделать теплоизоляцию.

Рис. 7.

Материал и образец, подготовленные для исследования [37].

2.6. Багасса

Жмых сахарного тростника обычно встречается в тропических странах, перерабатывающих сахарный тростник, таких как Бразилия, Индия, Куба, Иран [38] и Пакистан (рис. 8). Традиционно жмых утилизируется как отходы; его сжигают или используют в качестве корма для животных. Согласно ссылке [1], помимо его высокой доступности, его низкая стоимость и содержание целлюлозы, которое помогает сократить использование синтетических связующих, побудили нескольких исследователей работать над разработкой инновационных теплоизоляционных древесностружечных плит из такого материала [1].В [39] было проведено исследование теплоизоляционных плит из жома. Багасса была получена из отходов сахарного завода в провинции Ратчабури в Бангкоке, и испытательные плиты толщиной 25 мм были изготовлены с заданной плотностью плит 250, 350 и 450 кг / м ³ в лаборатории Королевского департамента США. Лесное хозяйство, Бангкок, Таиланд. Частицы жмыха были сформированы вручную с использованием формующей коробки в мат размером 450 × 450 мм, и 81 изоляционная плита без связующего была изготовлена ​​из соответствующих трех плит для каждого из 27 условий производства: комбинации плотности плит (три уровня: 250, 350 и 450 кг / м ³ ), температура горячего прессования (три уровня: 160, 180, 200 ° C) и продолжительность горячего прессования (три уровня: 7, 10 и 13 мин).Все плиты были разрезаны и обрезаны до различных образцов для испытаний, и теплопроводность была измерена при комнатной температуре с использованием измерителя теплового потока в установившихся одномерных условиях испытаний с восходящим тепловым потоком. Согласно результатам, значения теплопроводности жома колеблются от 0,046 до 0,068 Вт / мК в зависимости от плотности материала. В [32] указано, что твердые (высокой плотности) плиты можно преобразовать из жмыха без использования химических связующих.

Рисунок 8.

Сахарный тростник и жом сахарного тростника [1].

2.7. Волокно финиковой пальмы

Финиковая пальма культивируется во многих регионах мира, особенно в засушливых районах [40]. Остатки финиковой пальмы, такие как листья, черешки и грозди, обычно считаются отходами [1]. С четырьмя типами волокон финиковые пальмы состоят из волокнистой структуры: листовые волокна в стебле, наметанные волокна в стебле, древесные волокна в стволе и поверхностные волокна, расположенные в стволе [41]. Волокна финиковой пальмы и финиковой пальмы показаны на рисунке 9.По ссылке [42] было проведено экспериментальное исследование теплопроводности волокна финиковой пальмы. Натуральные волокна, собранные из региона Эррахидия в Марокко, после стирки сушили в печи при 60 ° C. Теплопроводность собранных натуральных волокон достигается в соответствии с NF ISO 88941 2 ^nd edition 15/05/2010 с использованием прибора для измерения CT. Волокна финиковой пальмы были разделены на отдельные волокна, и измерения проводились при 25 ° C. Результаты исследования показывают, что самая низкая теплопроводность волокна финиковой пальмы составляет 0.041 Вт / мК.

Рис. 9.

Финиковая пальма и волокна финиковой пальмы [43].

2,8. Початки кукурузы

При переработке растений кукурузы получаются остатки кукурузных початков [1]. Початки кукурузы имеют преимущество, если рассматривать их с точки зрения возможного применения в качестве альтернативных продуктов переработки, поскольку они не противоречат мировым запасам продовольствия и обычно считаются сельскохозяйственными отходами [14]. По форме, текстуре, плотности и цвету кукурузный початок состоит из трех очень разных слоев (рис. 10).В отличие от обычных теплоизоляционных строительных материалов, кукурузный початок неоднороден, что связано с его естественным биологическим происхождением [44].

Рис. 10.

Початки кукурузы и три слоя початков кукурузы [44].

Экспериментальное исследование теплопроводности початков кукурузы проведено по ссылке [13]. Средняя плотность случайно выбранных образцов початков кукурузы составила 212,11 кг / м ³ . Приготовили древесностружечную плиту из кукурузных початков размером 250 × 250 × 50 мм, и в качестве связующего использовали столярный клей.Кроме того, для исследования использовалась панель XPS размером 640 × 760 × 50 мм. Панельная система из каркаса XPS и кукурузно-стружечных плит была заменена окном замкнутого помещения. Температура в комнате поддерживалась почти постоянной и составляла 23 ° C. На внутренней поверхности ДСП размещались два тепловых флюксметра и два датчика температуры. Два термогигрометра были размещены внутри и снаружи помещения для измерения температуры в помещении и на улице. Для измерения теплового потока через древесно-стружечную плиту из кукурузных початков использовали два тепловых измерителя потока.Измерение проводилось непрерывно (временной интервал 10 мин) в течение 7 дней. Результаты исследования показывают, что теплопроводность кукурузных початков составляет 0,139 Вт / мК.

Ссылка [44] проанализировала образцы початков кукурузы и XPS с помощью SEM / EDS, чтобы сравнить их микроструктуру и элементарный химический состав. Это исследование было проведено в лаборатории электронной микроскопии Университета Трас-ос-Монтес Альто Дору. Некоторые интересные сходства между початками кукурузы и материалами из экструдированного полистирола (XPS) показаны в результатах SEM / ED.Закрытый тип ячеистой микроструктуры объясняет это сходство, а также наличие одних и тех же химических элементов. Авторы предлагают использовать кукурузный початок в качестве наполнителя и теплоизоляционного материала.

2.9. Овечья шерсть

Овечья шерсть – это экологически чистый природный ресурс, неотъемлемые характеристики которого делают ее привлекательной в качестве изоляционного материала [8]. Стрижка овец для выращивания шерсти – это безболезненный метод, который обычно проводится не реже одного раза в год, чтобы избавить овцу от стресса и дискомфорта, особенно в жарких и влажных условиях.Благодаря этой неинвазивной технике овечья шерсть традиционно использовалась для производства обычных шерстяных изделий в текстильной промышленности, таких как ковры, одежда, шторы, покрывала и постельные принадлежности [11]. Это легко возобновляемый, легко перерабатываемый и экологически чистый источник сырья (рис. 11) [9].

Рисунок 11.

Овечья шерсть и ее применение в строительстве [9].

Теплопроводность овечьей шерсти была определена в установившемся режиме с использованием пластинчатого метода, измеренного прибором Lambda 2300, Micromet Inc., Holometrix, США. Для исследования использовались образцы размером 300 × 300 мм различной толщины: 80, 70, 60, 50 и 40 мм. Образцы были приготовлены из изготовленных матов на основе овечьей шерсти. Теплопроводность образцов измеряли при средних температурах +10, +20, +30 и + 40 ° C. В зависимости от плотности материала теплопроводность овечьей шерсти составляет 0,034–0,050 Вт / мК [9]. Таблица 4 показывает теплопроводность и насыпную плотность материала. В источнике [7] говорится, что овечья шерсть потенциально может превратиться в устойчивый, натуральный и возобновляемый изоляционный материал, но, возможно, он может служить местным, региональным или нишевым рынкам.

Таблица 4.

Обзор теплопроводности и насыпной плотности [9].

3. Тепловые характеристики природных и искусственных материалов

За несколько лет в Экоцентре Керкенес, расположенном в деревне, было построено девять зданий из различных материалов и различных конфигураций. в Турции.Целью этого продолжающегося прикладного исследования было понять местные материалы и методы и сравнить их с традиционными, чтобы увидеть, какие из них работают лучше, особенно с точки зрения теплового комфорта. В связи с этим был проведен эксперимент по сравнению тепловых характеристик различных материалов, используемых в Эко-центре. Данные представлены в виде диаграммы, представленной на Рисунке 12.

Рисунок 12.

Сравнение материалов, используемых в Экоцентре Керкенес в Турции.

За этим исследованием последовало сравнение термического поведения зданий в Экоцентре, построенных из тех же материалов. Снова использовались регистраторы данных для сбора данных о температуре и влажности в этих зданиях с 15-минутными интервалами, а затем они были нанесены на диаграмму для сравнения.

График (рис. 13) является хорошим примером поведения этих материалов. Даже при разнице внешней температуры, превышающей 10 ° C между днем ​​и ночью, все эти здания оставались более или менее стабильными; суточные колебания температуры не превышали 2 ° C.Из этих результатов мы можем видеть, что здания, построенные из местных блоков или тюков соломы местного производства, так же термически комфортны, как здания, построенные из блоков AAC, которые являются популярным строительным материалом в Турции.

Рисунок 13.

Сравнение тепловых характеристик зданий Экоцентра Керкенес.

4. Выводы

Экологически чистые природные материалы, представленные в этой главе, в основном считаются отходами, за исключением овечьей шерсти, и обычно сжигаются на полях или в качестве топлива в печах.Этот метод утилизации приводит к увеличению содержания CO ₂ и золы в окружающей среде. С другой стороны, значение теплопроводности каждого из этих материалов можно рассматривать как сопоставимое со значением теплопроводности обычных и популярных изоляционных материалов, используемых в строительной отрасли во всем мире. В таблице 5 показаны данные, собранные в ходе опроса. Таблица включает теплопроводность как природных материалов, так и обычных изоляционных материалов.

Из таблицы 5 можно утверждать, что теплопроводность побочных продуктов нефтепереработки (XPS, EPS, пенополиуретан) немного ниже, чем у растительных / сельскохозяйственных отходов; однако предпочтение последнего перед первым имеет много скрытых преимуществ, которые имеют большие долгосрочные последствия.Во-первых, производство натуральных материалов не наносит вреда окружающей среде, в отличие от токсичных материалов, используемых для производства изоляционных плит. Во-вторых, когда эти материалы возвращаются в производственный цикл в качестве сырья, вместо того, чтобы обрабатывать их как отходы, подлежащие утилизации путем сжигания, предотвращается попадание содержащихся в них углерода и азота в окружающую среду в виде вредных газов и золы. В-третьих, использование этих натуральных материалов не представляет угрозы для здоровья человека или окружающей среды; и, наконец, воплощенные затраты на энергию и жизненный цикл природных материалов значительно ниже, чем у токсичных и экологически вредных традиционных изоляционных материалов.

Таблица 5.

Данные, собранные в ходе исследования, включая теплопроводность природных материалов, а также обычных изоляционных материалов.

1. Введение

Известно, что повреждение клеток или тканей связано со свободными реактивными кислородными радикалами (ROS; активные формы кислорода) и связанными с ними продуктами разложения азота [1, 2, 3, 4, 5]. Эти радикалы представляют собой высокоэнергетические молекулы со свободными электронами на внешних орбитах, которые могут легко взаимодействовать с другими молекулами и вызывать повреждение ДНК.Эти молекулы постоянно производятся в организме человека в результате некоторых процессов детоксикации, фагоцитоза и производства энергии. Хотя здоровый человеческий организм обладает способностью нейтрализовать эти радикалы, баланс может измениться в сторону увеличения отношения АФК и снижения антиоксидантной способности из-за таких причин, как условия окружающей среды и диета, поэтому развивается окислительный стресс [6]. Существует много различных типов АФК, и в зависимости от этих продуктов в организме возникает множество патологий на уровне клеток и систем [2, 7, 8].Для профилактики этих патологий в медицине используются различные антиоксидантные соединения [1, 2, 9, 10]. Эти композиции включают различные иммунологические и фармакологические агенты, витамины, фрукты, овощи, пищевые добавки, растительные продукты или специи [1, 2, 4, 11].

Многие виды трав и специй содержат в целом безопасные для здоровья человека ингредиенты, а их польза известна давно [10, 11, 12, 13]. Эти преимущества включают облегчение пищеварения, противовоспалительное, противоревматическое, антисклеротическое, противомалярийное, противомикробное, противовирусное, иммуномодулирующее, противоаллергическое, противовозрастное, противодиабетическое, радиозащитное, антиоксидантное и антипролиферативное / антиканцерогенное действие [4, 9, 10, 11, 12, 13 , 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20].Благодаря этим преимуществам они используются при многих острых и хронических заболеваниях (диабет, дислипидемия, гипертония, рак, сердечно-сосудистые и нейродегенеративные заболевания, цирроз печени, артрит, астма, ожирение, метаболический синдром и др.) [9, 10, 12, 13, 14, 19, 21, 22]. Кроме того, травы и специи используются для увеличения пищевой ценности, вкуса и аромата пищевых продуктов, обладают защитными свойствами при хранении и продлевают срок годности пищевых продуктов [3, 5, 9, 11, 12, 13, 14, 21 , 23, 24, 25, 26].Благодаря специям, добавляемым в пищу, липиды в пище защищены от окислительного разрушения и замедляется образование окисляющих веществ.

Антиоксидантные материалы можно разделить на две основные категории: синтетические и натуральные [5, 12]. Синтетические антиоксиданты широко используются на рынке. Однако было установлено, что эти синтетические продукты оказывают вредное воздействие на здоровье человека в долгосрочной перспективе и вызывают тератогенные / канцерогенные эффекты. Поэтому потребители предпочитают продукты, содержащие натуральные антиоксиданты.Соответственно, со временем травы и специи с природными антиоксидантными свойствами были заменены синтетическими продуктами [4]. Эти так называемые «природные антиоксиданты» считаются более эффективными, чем синтетические. Происхождение и использование природных антиоксидантов разнообразно. В этом обзоре изучаются основные свойства трав и специй с известными антиоксидантными свойствами.

2. Общие свойства трав и специй с естественным антиоксидантным действием

Многие биологически активные пищевые продукты получают из трав [2].Эти вещества обычно называют «фитохимическими веществами» [2, 5]. Большинство этих фитохимических веществ являются окислительно-восстановительными молекулами, поэтому обладают антиоксидантными свойствами [2].

Многие травы и специи с антиоксидантным действием относятся к семейству «labiatae (lamiaceae)» . Большинство трав этого семейства использовались в традиционных методах лечения различных заболеваний с древних времен до наших дней. Кроме того, он находит применение в пищевой, косметической и парфюмерной промышленности [27].

Травы и специи содержат органическую серу, танин, алкалоид, фенольный дитерпен, дикетон, полифенол, полифенилпропаноид, витамины, флавоноиды и соединения антоцианов, а также обладают защитным действием от окислителей [12, 13, 14, 27, 28, 29 ].Утверждается, что этот защитный эффект в основном связан с содержанием «флавоноидов» и «фенолов» в травах и специях [3, 4, 9, 12, 13].

Было высказано предположение, что питание, содержащее флавоноиды, эффективно снижает риск хронических заболеваний [9, 10, 21]. Сообщалось, что эти эффекты флавоноидов связаны с защитой от окислительного стресса на молекулярном уровне [9, 30, 31, 32]. Флавоноиды улавливают и нейтрализуют свободные радикалы [32]. На эту тему было опубликовано множество статей, особенно за последние два десятилетия.В этих исследованиях были проведены очень подробные исследования, особенно структуры и биологической активности флавоноидов [4, 9, 21, 33, 34, 35].

Фенольные соединения действуют с окислительно-восстановительными реакциями [32]. Соотношение фенольных компонентов является важной переменной антиоксидантной активности продукта [3, 4, 5, 9, 10, 12, 26].

Сообщалось, что антиоксидантная способность этих продуктов примерно в 10 раз выше, чем у свежих фруктов и овощей [9, 32].Параллельно с прогрессом, достигнутым современной медициной за последнее десятилетие, исследования по определению биологически активных компонентов в травах набирают силу. Хотя химическая структура большинства растительных компонентов была подробно описана, тесты и молекулярные исследования их биоактивной роли все еще продолжаются [9, 21, 36, 37, 38, 39].

3. Растения, пораженные антиоксидантами

На Рисунке 1 перечислены наиболее часто используемые натуральные травы с сильными антиоксидантными свойствами.

Рисунок 1.

Натуральные травы с сильными антиоксидантными свойствами, которые используются чаще всего.

3.1 Розмарин (

Это растение из семейства « lamiaceae / labiatae » представляет собой полифенолсодержащее растение с небольшими заостренными листьями, которое особенно растет в Средиземноморском регионе [9, 12, 13 , 14, 21, 27, 40]. Растение может достигать 1-2 метров в высоту. Он имеет ароматную структуру и зимой не сбрасывает листья. Особенно весной бело-голубые цветки распускаются листьями [14, 27].Его листья горькие на вкус [27]. Его используют при приготовлении салатов или чая [40].

Это растение используется как антиоксидант и консервант, особенно в пищевой промышленности [12, 14, 27, 41, 42, 43]. Кроме того, его можно употреблять в виде мыла, духов и лосьона [27]. Его используют для консервирования пищевых продуктов для получения липидного компонента в пище. Было установлено, что при использовании в качестве пищевого консерванта розмарин не портит органолептический состав продуктов [12].

Есть исследования, показывающие, что антиоксидантная способность розмарина тесно связана с методами производства [44].Сообщалось, что антиоксидантный эффект розмарина зависит в первую очередь от его типа, времени сбора урожая, типа обработки, экологических и экологических характеристик среды, в которой он растет [27]. Способ применения розмарина также является важным параметром его эффективности. Сообщалось, что инкапсулированная форма эфирного масла розмарина проявляла больший антимикробный эффект по сравнению со стандартной формой эфирного масла [12].

Карнозол, карнозиновая кислота, фенольный дитерпен, фенольная кислота, розманол, эпиросманол, розмариновая кислота, эфир кофейной кислоты, тосемаридифенол, 3- (3,4 дигидроксифенил) молочная кислота, флавоноиды (апигенин, диосминовые кислоты, танины, лютеиновые кислоты) обеспечивают к растению [9, 11, 12, 13, 27, 40, 45].Розмарин также содержит эфирные масла (цинеол, пинен, камфора) [13]. В его структуре преобладают розмариновая и карнозиновая кислоты [12, 13, 27]. Карнозиновая кислота и карнозол отвечают за 90% антиоксидантного действия. Эти компоненты уменьшают повреждение клеточной мембраны на 40–50%. Оба компонента также уменьшают повреждение ДНК из-за пищевых окислителей [13]. Антиоксидантная активность карнозиновой кислоты сравнивалась с синтетическими антиоксидантами, такими как бутилированный гидрокситолуол (BHT), бутилированный гидроксианизол (BHA) и третичный бутилгидрохинон (TBHQ), и было доказано, что карнозиновая кислота обладает более сильным антиоксидантным действием, чем эти молекулы [ 12].

В литературе есть много исследований розмарина. Akgül et al. определили, что розмарин является одним из самых мощных антиоксидантов [46]. Было установлено, что экстракт розмарина повышает антиоксидантный статус и защиту старых крыс [13]. Аналогичным образом, в другом исследовании изучалось антиоксидантное действие 32 различных растений и специй на сало, и было обнаружено, что розмарин входит в число наиболее важных антиоксидантов [47]. В другом исследовании, в котором 15 различных видов специй были опробованы в колбасах, было замечено, что одним из продуктов с наиболее важным антиоксидантным действием был розмарин [48].В исследовании, посвященном изучению влияния розмарина на продукты, приготовленные из некоторых видов рыб, было замечено, что розмарин значительно снижает уровень малонового диальдегида в продуктах, содержащих рыбу. В исследовании окислительной стабильности молотых сардин было установлено, что экстракт розмарина оказывает антиоксидантное действие в течение 5-месячного периода [27]. Rıznar et al. исследовали антиоксидантную активность при 3 различных температурах (4, 12, 25 ° C) путем добавления экстракта розмарина в куриные колбасы и наблюдали высокие антиоксидантные эффекты при хранении при всех температурах [49].Lopez-Bote et al. указали, что экстракт розмарина очень эффективен в предотвращении перекисного окисления липидов в курином мясе, хранящемся при -20 ° C в течение 6 дней [50]. В исследовании на крысах с аллоксан-индуцированным диабетом внутрибрюшинная инъекция розмарина в течение 7 дней снижала уровень глюкозы в крови [40]. В аналогичном исследовании после введения 100 мг / кг экстракта розмарина на моделях крыс с диабетом было достигнуто значительное снижение уровня глюкозы в крови и повышение концентрации инсулина в сыворотке [13].

Розмарин обладает гепатопротекторным, антиангиогенным, противовоспалительным, антиоксидантным, антимикробным, противодиабетическим, гипотензивным, антитромботическим, антипролиферативным и антиканцерогенным действием [4, 13, 14, 40].Считается, что его противовоспалительный эффект связан со снижением жизнеспособности макрофагов, экспрессией белка индуцибельной синтазы оксида азота (iNOS) и выработкой оксида азота (NO). Розмарин также может способствовать лечению гипертонии. Увеличение объема мочи и экскреции натрия, калия и хлоридов было обнаружено у здоровых крыс, получавших экстракт розмарина перорально ежедневно в течение 7 дней [40]. Он также улучшает функцию эндотелия благодаря своему антитромботическому эффекту [13]. Карноцевая кислота оказывает угнетающее действие на фиброз печени [14].Было установлено, что экстракт розмарина обладает детоксицирующими свойствами при токсическом химическом повреждении печени и циррозе в экспериментальных моделях на животных. В экспериментах, проведенных на мышах, было замечено, что ожирение печени, связанное с ожирением, уменьшалось при введении 200 мг / кг листьев розмарина после диеты с высоким содержанием жира [13]. Еще одно действие розмарина – гиполипидемическое действие. В исследовании, проведенном на крысах с ожирением, было установлено, что кормление рационом, богатым розмарином, в течение 64 дней вызывало снижение массы тела [40].Экстракт розмарина снижает окисление холестерина липопротеинов низкой плотности (ЛПНП). В тестах на культуре клеток было обнаружено, что он снижает перекисное окисление липидов на 38–89% при окислительном стрессе. В рандомизированном клиническом исследовании, проведенном с вдыханием розмарина у 140 субъектов, было замечено, что уровни когнитивной оценки и самооценки по шкале настроения и когнитивные функции увеличились. Исследования in vivo и in vitro, экстракт розмарина снижает окислительное повреждение жировых клеток на поверхности кожи. Таким образом, розмарин является потенциальным кандидатом для лечения кожи.Однако по этому поводу необходимы клинические исследования с большими сериями [13]. Amoah et al. сообщили, что этот ингредиент также используется при лечении атопического дерматита и сезонного аллергического риноконъюнктивита [51].

3,2 Кориандр (

Это растение с флавоноидной структурой [9]. В кулинарии используются листья и корни кориандра. Для этой цели особенно часто используется тип листьев кориандра, известный как « кинза » [40].

Корни этого растения содержат большое количество хлорогеновой кислоты, производных кофеоила, кверцетин-3-O-рутинозида и п-кумаровой кислоты [9, 40].

Сообщалось о нескольких потенциальных преимуществах хлорогеновой кислоты [9]. К ним относятся противодиабетические, антиканцерогенные, противовоспалительные и противодействующие ожирению эффекты [9, 52, 53]. У крыс с индуцированным стрептозотоцином диабетом внутрибрюшинная инъекция экстракта семян кориандра значительно снизила уровень глюкозы в сыворотке и увеличила секрецию инсулина β-клетками поджелудочной железы. Также было замечено, что перекисное окисление липидов и окисление белков уменьшилось у субъектов, получавших кориандр. Корни кориандра также обладают гиполипидемическим действием.В исследовании, проведенном на крысах с ожирением и гиперлипидемией, было показано, что уровни общего холестерина, ЛПНП и триглицеридов были снижены в группе, получавшей экстракт кориандра перорально в течение 30 дней. Кроме того, было обнаружено повышение антиоксидантных параметров сыворотки и эритроцитов [40].

3.3 Укроп (

Укроп имеет флавоноидную структуру [4, 6]. Обычно его употребляют во время кормления морепродуктами [40]. Свежий укроп содержит высокий уровень глюкуронидов флавонола, кверцетина хлорогеновой кислоты и изорамнетина [9, 40].

Обладает противодиабетическим потенциалом. Установлено, что прием укропа перорально в течение 15 дней у крыс с диабетом, вызванный дексаметазоном, вызывает снижение уровня глюкозы и инсулина в сыворотке. Укроп также гиполипидемический. Было обнаружено, что у крыс, получавших диету с высоким содержанием жиров в течение 3 недель, ежедневное пероральное употребление укропа вызывало снижение уровня общего холестерина, триглицеридов и ЛПНП в крови через 2 недели [40].

3.4 Бацил (

Растение средней плотности с содержанием флавоноидов и полифенолов [9, 40].Листья бациллы используются в виде заправки для салатов или торта [40].

Экстракт бацил содержит значительное количество розмариновой кислоты и катехина [40].

В исследованиях экстракта бацил было установлено, что бациллы очень эффективны в предотвращении метаболического синдрома. Известны его противодиабетические и противовоспалительные свойства. Экстракт бацил также предотвращает накопление внутриклеточного сорбита, обеспечивая ингибирование альдозоредуктазы. Таким образом, предполагается, что он снижает осмотическое давление сосудов и окислительный стресс, которые относятся к числу осложнений диабета.Благодаря высокому содержанию полифенолов, он также тесно связан со снижением уровня продуктов гликозилирования, возникающих при окислительном стрессе. Он также эффективен при регулировании артериального давления. Повышает функцию почек у крыс с гипертонической болезнью. У субъектов, получавших бациллы, наблюдалось снижение концентрации азота мочевины в крови и снижение креатинина и ангиотензина по сравнению с контрольной группой с гипертонической болезнью [40]. В экспериментальном исследовании, в котором проводилась гипоперфузия головного мозга и ишемия / реперфузионное повреждение головного мозга у мышей, было обнаружено, что это уменьшает размер церебрального инфаркта за счет своего антиоксидантного действия, но также улучшает кратковременную память и координацию движений [21]. .

3.5 Фенхель

Этот вид растений, относящийся к виду « foenicuum vulgare » и часто называемый «фенхелем», принадлежит к семейству « apiaceae » [14]. Его употребляют в салатах, соусах, выпечке хлеба, вместе с рыбными продуктами и в виде чая [40]. Этот продукт представляет собой растение, которое довольно часто используется в альтернативной медицине. Хотя он часто растет в Средиземном море, известно, что сегодня он растет в разных частях света [14].

Он содержит фенхон, эстрагол, анисовый альдегид, транс-анетол и эфирные масла [14].Этот ингредиент придает фенхелю неповторимый запах и вкус [5]. Самый концентрированный флавоноид в его составе – кверцетин [40].

Обладает антибактериальным, противогрибковым, антиоксидантным, гепатопротекторным, противодиабетическим, противоопухолевым и противовоспалительным действием [14, 40, 54]. Анисовый альдегид фенхеля отвечает за гепатопротекторный эффект [14]. Снижающий эффект употребления фенхеля при системных осложнениях диабета достигается за счет ингибирования альдозы и альдегидредуктазы [40].Исследования доказали, что F. vulgare ускоряет удаление вредных отходов из организма за счет увеличения экскреции организма. Было обнаружено, что противораковый потенциал метанольного экстракта семян фенхеля (FSME) обусловлен его снижением окислительного стресса в клеточных линиях MCF-7 и HepG-2 человека [14]. Луковица фенхеля обладает антигиперлипидемическим действием. В исследовании, проведенном на мышах, было замечено, что через 24 часа после введения луковиц фенхеля было достигнуто снижение уровней общего холестерина, триглицеридов, ЛПНП и АпоВ [40].В экспериментальном исследовании, проведенном на швейцарских мышах-альбиносах Mohamad et al., Сообщалось, что окислительный стресс уменьшился у субъектов, которым вводили 100 мг / кг FSME внутрибрюшинно, и они были защищены от асцитной карциномы Эрлиха (EAC), связанной с ROS [55 ]. В другом исследовании было доказано, что экстракт фенхеля, вводимый мышам перорально, снижает отек уха, связанный с арахидоновой кислотой [40].

3,6 Лавровый лист (

Laurus nobilis – растение, которое часто выращивают в южной Европе и используют в кулинарии.Он содержит флавоноиды, в частности кверцетин, кемпферол и сесквитерпен [40].

Он особенно известен своим антидиабетическим действием. Его гиполипидемический эффект был продемонстрирован в нескольких исследованиях in vivo. Экстракт лаврового листа увеличивает поглощение глюкозы в эпидидимальных адипоцитах крыс, действуя как инсулин. Кроме того, он вызывает снижение уровня общего холестерина в плазме крови у людей с гиперхолестеринемией. В исследованиях in vitro он ингибирует гликирование ApoA1, окисление частиц ЛПНП и поглощение окисленных частиц ЛПНП макрофагами.Лавровый лист дополнительно обладает противовоспалительным действием. Экстракт лаврового листа снижает продукцию интерлейкина-6 (ИЛ-6) и экспрессию белка циклооксигеназы-2 (ЦОГ-2), особенно в стимулированных макрофагах [40]. Также было обнаружено, что он снижает скорость гибели клеток и инфаркта мозга после церебральной ишемии у крыс [21].

3,7 Шалфей (

Он относится к классу ароматных трав, составляющих род «шалфей» из семейства « lamiacea ».Он также известен как «A mmi majus » и « salvia ». Очень сильно растет в странах Азии и Европы [27]. Сушеные листья, пушистые и беловатые, можно варить как чай и использовать для придания вкуса и аромата мясным блюдам [27, 40].

Он плотный по содержанию полифенолов. Он особенно богат фенольной и розмариновой кислотами [40]. Важнейшими фенольными компонентами в структуре шалфея, обладающими антиоксидантным действием, являются карнозол, карнозиновая кислота и розманол [27].

Обладает антигиперлипидемическим действием [40]. Fasseas et al. сообщили, что перекисное окисление липидов уменьшилось в мясе, обработанном экстрактом шалфея, но этот эффект может варьироваться в зависимости от температуры и времени хранения [56]. У крыс с индуцированным стрептозотоцином диабетом было замечено, что экстракт шалфея, введенный внутрибрюшинно, вызывал снижение уровня глюкозы в сыворотке через 3 часа, но было показано, что он не вызывал никаких изменений уровня инсулина в сыворотке. Однако было показано, что он положительно влияет на контроль уровня глюкозы у здоровых людей.Уровни глюкозы в сыворотке снизились у здоровых людей, получавших шалфей внутрь в течение 14 дней. Были проведены экспериментальные исследования потенциального противовоспалительного действия шалфея и получены положительные результаты. Наблюдалось уменьшение воспаления в месте инъекции при введении шалфея за час до инъекции каррагенана или формалина крысам [40]. В исследовании, проведенном на людях в возрасте от 65 до 80 лет с легкой или умеренной болезнью Альцгеймера, в течение 4 месяцев использовался другой тип сальвии под названием « salvia lavandulaefolia », и было получено значительное улучшение когнитивных функций.Таким образом, считается, что этот продукт обладает способностью увеличивать «скорость памяти» у здоровых добровольцев. В сравнительном исследовании, проведенном между «S alvia officinalis » (ароматическая форма) и « salvia lavandulaefolia » (масляная форма), было обнаружено, что Salvia officinalis улучшает когнитивные и эмоциональные характеристики и качество памяти в большей степени [21].

При исследовании промышленного микроволнового воздействия на шалфей было проверено, что антиоксидантные свойства этого растения не изменились [50].

3.8 Зеленый чай

Антиоксидантное и противовоспалительное средство с флавонольной структурой [21]. Это важный компонент многих диет из-за высокого содержания антиоксидантов [2].

Основными флавоноидами зеленого чая являются мономерные катехины, эпигаллокатехин галлат (EGCG), эпигаллотехин, эпикатехин (EC), эпикатехин-3-галлат (ECG) и эпикатехин (EGC) [2, 26]. EGCG – наиболее активный и концентрированный компонент зеленого чая [26]. Он составляет 43% от общего фенола [4, 26].Большинство заявленных эффектов зеленого чая связано с компонентом EGCG. EGCG проявляет свой антиоксидантный, противовоспалительный эффект за счет снижения сверхэкспрессии ЦОГ-2. Содержание полифенола составляет примерно 35% от его сухой массы. По сравнению с черным чаем в зеленом чае больше катехинов [26].

Зеленый чай – это трава, которая, как известно, оказывает положительное влияние на возрастные хронические заболевания, сердечно-сосудистые заболевания, рак, ожирение, диабет и нейродегенеративные патологии. Во многих эпидемиологических исследованиях высказывались предположения, что ежедневное употребление зеленого чая снижает заболеваемость и смертность от хронических заболеваний [26].

3.9 Петрушка (

Антиоксидантное растение с очень высоким содержанием флавоноидов [9, 21, 40]. В основном он содержит апигенин [40].

Было замечено, что петрушка, которую давали экстракт петрушки и вводили перорально крысам с индуцированным стрептозотоцином диабетом в течение 28 дней, вызвала снижение уровня глюкозы в кровообращении. Кроме того, петрушка обладает противовоспалительным действием. Через час после перорального введения экстракта петрушки крысам с отеком лапы, вызванным каррагинаном, наблюдалось уменьшение отека в области, где была применена инъекция каррагинана.Еще одно преимущество употребления петрушки в том, что она способствует лечению гипертонии. В исследовании, проведенном на здоровых крысах, было показано, что пероральный прием экстракта петрушки приводит к увеличению диуреза через 5 часов и увеличению выведения натрия, калия и хлора с мочой [40].

3.10 Чеснок / зеленый лук (

Это трава, которая всегда занимала место в традиционных и современных диетах [21]. Чеснок, также известный как «A llium sativum », является растением, принадлежащим к семейству « amaryllidaceae », которое можно использовать в профилактических целях или для лечения как в пищевой промышленности, так и в альтернативной медицине [14, 21].

Биоактивные ингредиенты включают органосульфидные соединения, такие как аллицин, аджоен, S-аллил-L-цистеин, даллилтрисульфид (DATS) [13]. Даллилтрисульфид (ДАТС), входящий в состав чеснока, также является важным фенольным компонентом [14].

Обладает различной фармакологической активностью, принятой в медицинской литературе [14]. К ним относятся антиоксидантное, иммуностимулирующее, противоопухолевое, противовоспалительное, гипотензивное, антитромботическое, антибактериальное, противогрибковое и противовирусное действие [13, 14, 21].

Его противовоспалительные свойства обусловлены ингибированием активации ядерного фактора κB (NFκB) (фактор транскрипции, регулирующего воспалительный ответ), экспрессии iNOS и COX-2. В исследованиях на животных in vitro и in vivo установлено, что чеснок усиливает иммунную функцию, стимулирует пролиферацию лимфоцитов, увеличивает высвобождение интерферона-γ (IFN-γ), увеличивает функцию фагоцитоза макрофагов и активность естественных киллеров (NK) [13]. Чеснок снижает TNFα-индуцированную активацию ROS и NFκB на эндотелиальных клетках пупочной вены человека.Было доказано, что противовоспалительный эффект чеснока или производных чесночного масла обусловлен подавлением NO в индуцированных макрофагах. Однако он снижает индуцированную эндотоксином активность iNOS в слизистой оболочке кишечника крыс и ослабляет хемоаттрактантный белок-1 моноцитов под действием IL-6, индуцированного факторами, секретируемыми макрофагами, в преадипоцитах человека [21].

В некоторых исследованиях было замечено, что чеснок оказывает положительное действие, особенно при сердечно-сосудистых заболеваниях [13, 14]. Известно, что он замедляет атеросклеротический процесс, снижает риск сердечного приступа и инфаркта, предотвращает накопление жира в кровеносных сосудах, подавляет окисление холестерина ЛПНП, снижает общий холестерин, повышает уровень ЛПВП и положительно влияет на функцию эндотелия [10, 13 ].Есть исследования, в которых сообщается об антиоксидантном действии чеснока, особенно у пожилых людей и людей с гипертонией [10, 21]. Он снизил систолическое артериальное давление на 5,5% [10]. Экстракты гарлика также снижают окислительный стресс и способствуют ремоделированию сосудов у крыс, получавших воду, содержащую сахарозу [21]. Другие эффекты включают снижение уровня глюкозы в крови [10, 13, 21]. В исследовании, проведенном на крысах, которых кормили фруктозой в течение 8 недель, было продемонстрировано, что метаболический синдром уменьшился, чувствительность к инсулину повысилась, а окислительный стресс уменьшился, если дать чесноку, гомогенизированному с водой.Кроме того, чеснок оказывает нейропротекторное действие при болезни Альцгеймера [21]. У крыс он уменьшает размер инфаркта у крыс после отека и ишемического / реперфузионного повреждения после временной глобальной ишемии головного мозга [13, 21]. Обладает эффектом обучения и укрепления памяти. Было обнаружено, что чеснок предотвращает нейротоксичность и апоптоз, вызванную абета, и защищает нейроны [13]. В отсутствие стрессовой среды у крыс, получавших чеснок, через 21 день перорального приема наблюдалось значительное улучшение памяти [21].Известно, что чеснок благотворно влияет на дыхание и пищеварение. Чеснок также используется при некоторых кожных заболеваниях и паразитарных инфекциях. ДАТС, входящий в состав чеснока, оказывает действие, подавляющее онкогенез. Он достигает этого эффекта через сигнальный путь Wnt / β-catenin. Так, известно, что он влияет на клетки колоректального рака SW480 и DLD-1 [14].

3.11 Гвоздика (

Гвоздика ( Eugenia caryophyllata ) происходит из семейства « mirtaceae », среднего (8–12 м) дерева, произрастающего на островах Малуку. Восточная Индонезия.Он состоит из листьев и бутонов. Это широко используемая трава, которую часто добавляют в пищу. Гвоздику обычно используют в мясных и рисовых блюдах. В кухне Северной Индии гвоздика используется почти во всех гарнирах, часто смешанных с карри. Ранее использовавшаяся только в качестве пищевого консерванта, эта трава продолжает использоваться все чаще благодаря своим антиоксидантным свойствам [57].

Биокомпоненты этого растения, обладающего доминирующим запахом, представляют собой фенольные соединения (феруловую, кофейную, эллаговую и салициловую кислоты), такие как флавоноиды (кверцетин и кемпферол), β-кариофиллен, эвгенол, гидроксибензойная кислота, гидроксифениловая кислота и гидроксифениловая кислота. пропены [57, 58].

Его наиболее заметным действием в качестве пищевого консерванта является его антибактериальное и антиоксидантное действие. Кроме того, важное значение имеют его противогрибковые, противовирусные, спазмолитические, седативные, обезболивающие, местные анестетики и антиканцерогенные эффекты. Есть литературные данные, указывающие на то, что гвоздика усиливает микроциркуляцию, снижает температуру тела, оказывает гипотензивное действие и может снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний и артериального склероза [59]. Эффекты местной анестезии являются одной из причин, которые часто рекомендуют стоматологи.Считается, что он действует путем подавления ноцицепторов, которые являются сенсорными рецепторами, которые играют роль в восприятии боли [60]. Гвоздика также подавляет биосинтез простагландинов и высвобождение лейкотриенов в воспалительном пути благодаря своей мощной ингибирующей активности ЦОГ-1 и 2 [61].

Гвоздичное масло обладает антибактериальным действием благодаря содержанию β-кариофиллена и эвгенола. Бактерии, в отношении которых он эффективен, включают campylobacter jejuni, Escherichia coli , salmonella enteritica, Listeria monocytogenes и Staphylococcus aureus .Противогрибковые эффекты также были зарегистрированы для Candida albicans , trichophyton rubrum, microsporum canis, tricophyton mentagrophytes, fusarium monoliforme, microsporum gypseum, fusarium oxysporum, epidermophyton floccosum, mucorpillus 62, микроспорум [58]

3.12 Тимьян / душица (

Является членом семейства « lamiaceae ». Хотя существует множество видов рода вилочковой железы, наиболее распространенным является «T hymus vulgaris », произрастающий в Италии и в Западном Средиземноморье.Орегано растет в основном в регионах с умеренным климатом и редко встречается в Африке. Различные исследования пришли к выводу, что использование орегано улучшает стабильность и снижает окисление липидов на протяжении всего срока хранения пищевых продуктов (мяса, мясных продуктов, молока, рыбы или рыбных продуктов). Это свойство делает тимьян полезным источником функциональной пищи [63].

Тимьян включает монотерпеновые полифенолы, такие как тимол и п-цимен, наиболее конкретным компонентом которого является карвакрол, и другие монотерпены, такие как -пинен, 1,8-цинеол, камфора, линалоол и борнеол [9, 21, 63].Содержание флавоноидов достаточно высокое [21]. Общей чертой видов тимьяна, широко используемых в промышленности, является то, что они содержат эфирное масло, и основными компонентами этих эфирных масел являются тимол и карвакрол. Эти вещества представляют собой фенольные соединения, которые придают тимьяну уникальный запах и придают ему антиоксидантные свойства [27].

Тимьян – пищевой антиоксидант, отличающийся антидиабетическим, антибактериальным и антиканцерогенным действием. В основе его антимикробной активности лежит свободная гидроксильная группа, ее гидрофобность и наличие фенольного фрагмента [64].Точно так же присутствие фенола отвечает за его спазмолитические и противокашлевые эффекты. Существуют также исследования его глистогонного действия как на животных, так и in vitro [65]. В исследованиях in vitro было представлено влияние масла тимьяна на устойчивые к антибиотикам штаммы энтерококков и эшерихий, особенно штаммы стафилококков и псевдомонад. Он очень эффективен в отношении биопленок, а его антибактериальные эффекты связаны с прямым проникновением в клеточную стенку и матрикс [66].

4. Специи, содержащие антиоксиданты

На Рисунке 2 перечислены наиболее часто используемые натуральные специи с сильными антиоксидантными свойствами.

Рис. 2.

Натуральные специи с сильными антиоксидантными свойствами, которые используются чаще всего.

4.1 Шафран (

Шафран, также известный как « Crocus sativus », представляет собой пряность, принадлежащую к семейству « iridaceae ». Его также называют «красным золотом», так как это очень ценная пряность в пище и медицине.Это одна из самых ценных пряностей в мире [14]. Это один из важнейших фитохимических каротиноидов [14, 21].

Кроцин / Кроцетин – самая важная биологически активная молекула в веществе шафрана. Эта молекула снижает рост опухоли [14].

Обладает сильным антиоксидантным и противовоспалительным действием. Было замечено, что кроцетин значительно снижает инсулинорезистентность, корректирует гиперинсулинемию, дислипидемию и гипертензию у крыс, получавших фруктозу.Он снижает окислительное повреждение, связанное с ишемией / реперфузией в гиппокампе крысы. После хронической гипоперфузии головного мозга у крыс было установлено, что экстракты кроцина и кроцетина увеличивают пространственные когнитивные способности. В двойном слепом исследовании сообщалось о значительном улучшении когнитивных функций у людей с болезнью Альцгеймера после 16 недель употребления шафрана [21].

4.2 Куркумин (куркума / эвгенол /

Его использование в традиционной медицине, особенно при дерматологических заболеваниях, в восточных обществах, особенно в Китае и Индии, насчитывает примерно 4000 лет.Этот продукт, который считается комбинацией растений, которые использовались в религиозных ритуалах в древние времена, собирается в его корнях и стеблях, а затем воспроизводится, снова давая семена [20]. Первоначально эта пряность, происходящая из семейства имбирных, была признана обладающей лечебным действием при прогрессировании многих заболеваний, хотя некоторые из них остались только на стадии клинических испытаний. Однако переход от традиционной медицины к современной розетке не был сложным. Эта пряность с цветами и широкими листьями растет в тропическом климате.Его цвет и вкус используются при добавлении в макароны, рис, овощи, мясные блюда и салаты. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) подтвердило, что куркумин является соединением, «обычно считающимся безопасным». Доказано, что куркумин чувствителен к свету, поэтому рекомендуется защищать биологические образцы, содержащие куркумин, от света [67]. В настоящее время проводятся исследования по увеличению его биодоступности после перорального приема, поскольку его всасывание из желудочно-кишечного тракта плохое и большая часть его выводится с калом [68].

Биологически активный компонент « Curcuma longa» – липофильный желто-оранжевый куркумин (диферулоилметан). Его также называют «индийским шафраном» из-за его специфического цвета. Его антиоксидантные свойства обусловлены наличием в его структуре двойных связей метокси, фенокси и углерод-углерод. Несмотря на то, что скорость его метаболизма и выведения высоки, его биодоступность ограничена. Однако в фазе развития многих заболеваний цитокины играют важную роль, регулируя факторы роста, киназы, факторы транскрипции и ферменты.Его молекулярная активность в отношении передачи сигналов и окислительно-восстановительных реакций всегда вызывала любопытство. Метоксилирование на высоком уровне и гидрирование на низком уровне содержания куркумина увеличивает способность улавливать свободные радикалы [68].

Куркумин – одна из специй с самым высоким антиоксидантным и противовоспалительным компонентом [2, 12]. Антиоксидантный эффект куркумина основан на снижении экспрессии TNFα и IL-1 и установлении баланса с ROS. Куркумин, помимо того, что полезен для заживления ран, также обладает антибактериальным действием, контролируя воспалительную реакцию.Куркумин вызывает апоптоз воспалительных клеток и, таким образом, сокращает воспалительную фазу. Он ускоряет заживление за счет увеличения синтеза коллагена и миграции фибробластов на ранней стадии заживления ран. Однако форм, подходящих для местного применения, пока нет. Исследования in vivo и in vitro по этому поводу продолжаются. Поэтому гораздо эффективнее добавлять пероральные формы куркумина в диету для заживления ран на этой стадии [69]. Исследования показали, что влияние куркумина на процессы болезни Альцгеймера, сахарного диабета, ожирения, нейродегенеративных заболеваний, остеоартрита и онкогенеза дает многообещающие результаты [20].Есть исследования, показывающие, что куркумин снижает пролиферацию и инвазию опухолевых клеток [70]. Было исследовано, что куркумин является биологически активным агентом, который увеличивает апоптоз раковых клеток у пациентов с раком головы и шеи, поджелудочной железы и колоректального рака [70, 71, 72, 73]. Куркумин также является хорошим источником ω-3 жирных кислот и α-линоленовой кислоты. Он предотвращает атеросклероз за счет снижения уровня ЛПНП в крови, предотвращения перекисного окисления липидов и снижения уровня холестерина [74]. В основном из-за этого эффекта он используется как обычная кулинарная специя в развитых странах, где потребление насыщенных жирных кислот значительно увеличено.Добавки куркумина рекомендуются в пищу как во время профилактики, так и во время лечения сердечно-сосудистых заболеваний, в которых атеросклероз играет важную роль. Куркуминоиды снижают уровень сахара в крови, отчасти из-за их эффекта уменьшения свободных жирных кислот, и, кроме того, в исследованиях на моделях грызунов они предотвращают снижение антиоксидантной способности, вызванное диабетом. В результате сообщалось о его антидиабетическом эффекте у пациентов с инсулинорезистентным диабетом II типа и в исследованиях in vivo [75, 76].

4,3 Тмин (альдегид тмина /

Тмин ( циминовый алюминий ) – хорошо известная кулинарная приправа, которая часто используется во время еды. Это небольшой травянистый продукт, принадлежащий к семейству « apiaceae ». Его семена продолговатой формы обладают сильным ароматным запахом и теплым горьким привкусом. Он широко выращивается в Средней Азии, Пакистане, Индии, Иране и Китае. Традиционно используется как антисептическое средство. Он также широко используется при расстройствах пищеварения, таких как диспепсия и диарея [72].

Его биологически активные компоненты – терпены, фенолы и флавоноиды. Благодаря этим компонентам было доказано, что он обладает свойствами улавливания свободных радикалов и хелатирования металлов [77].

Пряность, обладающая противовоспалительными и антиоксидантными свойствами [12]. Имеются исследования на животных, показывающие гиполипидемические и противодиабетические эффекты тмина [78]. Были проведены экспериментальные исследования, подтверждающие влияние тмина на ишемию-реперфузионное повреждение почек [79, 80]. Он также обладает антибактериальным и сильным противомикробным действием [66, 77].Семена тмина также обладают иммуностимулирующим, желудочно-защитным, гепатопротекторным, нефропротекторным и нейропротекторным действием [81].

4.4 Корица (Cinnam aldehyde /

Корица происходит из семейства « lauraceae », а ее листья и скорлупа в качестве специи использовались в мировой торговле на протяжении веков. Корицу в основном получают из коры дерева «C innamomum zeylanicum », происходящего из Южной и Юго-Восточной Азии.Наиболее характерной особенностью корицы, вечнозеленого дерева, является ее ароматный запах. Корица, которая также широко продается, в Иране часто употребляется в виде традиционного чая. Он используется для предотвращения окисления липидов в хлебобулочных изделиях, таких как торты, и предотвращает привкус продуктов [82].

Считается, что антиоксидантная активность обусловлена ​​полисахаридом, известным как «даручини», полученным из коры корицы. Благодаря «арабиногалактану» и «глюкану» в его структуре он теряет протоны и дает эффект улавливания радикалов [83].

Пряность с выраженным антиоксидантным и противовоспалительным действием [12]. Было замечено, что употребление его, особенно в форме чая, полезно при лечении заболеваний, связанных с окислительным стрессом. Во многих исследованиях на людях также было показано, что он оказывает седативный эффект [83]. Корица, действуя как инсулин, увеличивает активность киназы рецептора инсулина и стимулирует активность гликогенсинтазы. Таким образом, он оказывает противодиабетический эффект [82, 84]. Такие специи, как корица, начали включать в рецепты в качестве дополнительного лечения из-за токсических побочных эффектов лекарств от диабета и проблем с балансом из-за длительного использования.В этих исследованиях, которые ускорили развитие множественной устойчивости к антибиотикам, антибактериальные эффекты на такие факторы, как bacillus subtilis, Staphylococcus aureus , Bacillus cereus , Escherichia coli , salmonella typhi, Pseudomonas aeruginosa также известны грибковые эффекты, такие как aspergillus monocytogenes, aspergillus monocytogenes [85]. Кроме того, NF-κB, который, как известно, эффективен при развитии рака, действует как противораковое средство, ингибируя продукцию IL-1β и TNF-α.Корица полезна для снижения уровня триглицеридов и холестерина ЛПНП, влияя на липидный профиль крови через полифенолы в ее структуре [86]. Эффект полифенолов здесь достигается за счет ингибирования перекисного окисления липидов в печени. Таким образом, очищая от гидроксильных радикалов и жирных кислот и хелатов, обеспечивая метаболический баланс жиров и углеводов, корица превратилась в функциональное питание.

4,5 Имбирь (

Имбирь ( Zingiber officinale roscoe ) происходит из семейства « zingiberaceae », и его корни являются одними из наиболее широко используемых функциональных специй в мире.Обладая горьковатым, но сильным ароматом, этот корень можно использовать в порошкообразном или измельченном виде. Его можно употреблять в рассоле, сушеном, консервированном или свежем [20].

«Олеорезин», полученный из его корней, содержит различные биологически активные молекулы. Среди них терпены, полисахариды, липиды, но особенно гингерол, физиологические эффекты наиболее выражены [20, 87]. Доля гингерола в свежем имбире выше, чем в сушеном, поэтому употребление в свежем виде более важно из-за его антиоксидантного действия [20].Экстракт имбиря также является натуральным и мощным антиоксидантом по сравнению с синтетическими антиоксидантами, с высокой хелатирующей способностью по Fe ⁺³ [88].

В исследованиях упоминается влияние имбиря на кардиопротекторное, противовоспалительное, нейрозащитное действие, против тошноты и ожирения. Его противовоспалительное действие было продемонстрировано при лечении остеомиелита, артрита и ревматизма [89]. Имбирь, который повышает уровень глутатиона и подавляет перекисное окисление липидов во время его противовоспалительного действия, широко используется в развитых странах в качестве пищевого ароматизатора при простуде, приступах мигрени и желудочно-кишечных расстройствах.Его антимикробное действие связано с его липофильным свойством, что делает грибковые стенки и цитоплазматическую мембрану проницаемыми. Антибактериальное действие на такие виды, как Staphylococcus aureus , Streptococcus pyogenes, , Streptococcus pneumoniae, и гемофильная инфекция, подтверждено различными исследованиями на животных и людях. Наиболее стабильный метаболит, производное 6-гингерола, обладает антинаузовым эффектом, блокируя 5-гидрокситриптофан и серотонин-опосредованные афферентные нейроны блуждающего нерва у пациентов, получавших лечение после химиотерапии, нефрэктомии и кесарева сечения [90, 91].

4.6 Черный перец (

Черный перец – это продукт, который принадлежит к семейству « piparaceae » и называется «P iper nigrum » [14]. Его получают из спелых плодов Piper nigrum L [27]. Черный перец широко используется в фармацевтике во всем мире [14]. Культивируется в тропических регионах, особенно в Индии, Малайзии, Азии и Индонезии [12, 27]. Это одна из самых продаваемых специй на рынке в некоторых странах, например в Индии [14, 92].

Черный перец содержит пять фенольных кислот (пипереттин, пиперанин, пиперилин A, пиперолеин B и пиперицин) амид с антиоксидантным действием [12, 13, 27]. Кроме того, он содержит алкамиды, пиптигрин, визанин и дипиперамид [13]. Эти фенольные компоненты оказывают повреждающее действие, препятствуя росту бактериальной мембраны, и их антимикробная активность осуществляется через этот механизм [12]. Эти соединения нежирные, без запаха, вкуса и обладают более сильной антиоксидантной активностью, чем α-токоферол [27].Композиция в виде эфирного масла обладает антимикробной активностью [12]. Качество черного перца варьируется в зависимости от пиперина, вызывающего горечь, и эфирных масел, ответственных за его аромат [12, 27]. Пиперин – это зеленое кристаллическое прозрачное вещество, которое было впервые выделено в 1819 году. Этот алкалоид представляет собой соединение, придающее перцу горечь. Природа пиперина, который является его активным основным компонентом, подробно известна, и его эффективность в альтернативной медицине четко доказана [13, 14, 21].Его содержание, пиперин, является биологически активным компонентом, благотворно влияющим на здоровье человека [13, 14]. Пиперин всасывается путем пассивной диффузии в желудочно-кишечном тракте и имеет короткое время выведения [13]. При исследовании промышленного приготовления черного перца в микроволновой печи было установлено, что никаких изменений в антиоксидантных свойствах этого растения не наблюдалось [50].

Обладает антиоксидантными, антимикробными и жаропонижающими свойствами [27]. Антидепрессивная, противогрибковая, противовоспалительная, анальгезирующая, антиканцерогенная, антитиреоидная активность – вот некоторые из важных фармакологических эффектов черного перца [13, 14, 93].Его противовоспалительный эффект был обнаружен на крысах во многих экспериментальных исследованиях. Черный перец ускоряет процесс пищеварения, увеличивает секрецию пищеварительных ферментов, желудочного сока и желчных кислот, а также сокращает время прохождения пищи. Он обладает антидепрессантным действием, регулируя метаболизм нейромедиаторов, вызывая усиление поведенческих / когнитивных эффектов [13]. Пиперин значительно снижает гибель клеток, отек мозга и постреперфузионные провоспалительные цитокины у крыс. Он снижает гибель клеток гиппокампа после введения иона этилхолиназиридиния крысам [21].Пиперин уменьшил боль при артрите на животных моделях. Добавка пиперина снижает повреждение мышц при приеме до и после тренировки. Пиперин снижает высвобождение гистамина и инфильтрацию эозинофилов на животных моделях. Однако он подавляет аллергическое воспаление дыхательных путей и гиперчувствительность дыхательных путей. Пиперин увеличивает расход энергии в экспериментах на животных, активирует симпатическую нервную систему, вызывает термогенез, увеличивает уровень катехоламинов и активирует симпатические нервы надпочечников [13].В исследовании было проверено, что перекисное окисление липидов в свинине задерживается при добавлении черного перца [13, 94]. Пиперин предотвращал накопление липидов в макрофагах мыши. С другой стороны, в исследованиях на животных было установлено, что он трансформируется в пенистые клетки, что может уменьшить накопление жира в стенке артерии [13].

4.7 Красный перец чили / перец чили (

Красный перец чили – продукт, принадлежащий к семейству « solanaceae » [14].

«Капсаицин» – основное биологически активное вещество красного перца чили [14, 21].Капсаицин – это алкалоид. Он составляет 50–70% от общего количества капсаициноидов. Он содержит 20-25% дигидрокапсаицина и 0,2-2% капсаициноида [10]. Среди его недавно открытых ингредиентов – капсиат и дигидрокапсиат [13].

Благоприятные эффекты красного перца были задокументированы задолго до этого. In vitro и экспериментальные исследования красного перца и капсаицина доказали его потенциальные антиоксидантные и противовоспалительные эффекты против окислительного стресса в различных тканях и органах [13]. Этот вид специй обладает способностью вызывать апоптоз при основных типах рака.Было показано, что лечение капсаицином клеток рака желудка (MGC-803) и клеток рака шейки матки (HeLa) предотвращает фазу G1 в анализе клеточного цикла. В экспериментальном исследовании, проведенном на бестимусных мышах, было показано, что рост опухоли в клетках рака простаты (LNCaP) был снижен у субъектов, получавших 5 мг / кг перорально [14]. В другом исследовании, проведенном in vitro, было определено, что он оказывает защитное действие на нейроны гиппокампа крыс, снижает гибель гиппокампа после глобальной ишемии, уменьшает размер инфаркта мозга после двусторонней артериальной окклюзии у мышей и уменьшает объем инфаркта у новорожденных крыс. перевязка односторонних сонных артерий после гипоксии [21].Однако капсаицин регулирует энергетический обмен и благотворно влияет на сердечно-сосудистую систему, обладая антиоксидантным и антиагрегантным действием. В клиническом исследовании, проведенном на людях, было установлено, что 5 граммов красного перца ( Capsicum frutescens ) снижают уровень глюкозы в крови и поддерживают нормальный уровень инсулина. При кратковременном употреблении красного перца было замечено, что индекс массы тела способствует управлению, снижает потребление энергии и жира, увеличивает выработку тепла телом (термогенез), увеличивает скорость метаболизма в организме, снижает превращение жировых клеток в зрелые клетки. (адипогенез) и увеличивает окисление жиров.Было обнаружено, что капсаицин обладает гастропротекторным действием у пациентов с язвенной болезнью. Капсаицин снижает секрецию кислоты, вызывает щелочную стимуляцию слизистых (особенно за счет воздействия на кровоток в слизистой оболочке желудка) и способствует заживлению язв [13].

5. Сравнение трав и специй, на которые влияют природные антиоксиданты

В исследовании, сравнивающем антиоксидантные эффекты, было установлено, что самый сильный антиоксидантный эффект был у розмарина и куркумина, за которыми следовали такие травы, как корица, шафран, шалфей и тимьян [ 2, 27, 46].

Shahidi et al. утверждал, что антиоксидантная активность гвоздики, шалфея, тимьяна и имбиря в мясном масле зависит от концентрации [95]. Они заявили, что среди этих веществ наиболее эффективной была гвоздика, а наименее эффективными пряностями – имбирь и тимьян [95].

Pizzale et al. в своем исследовании обнаружили, что в среднем антиоксидантная активность видов шалфея ( Salvia officinalis и fruticosa ) была выше, чем видов тимьяна ( Origanum onites и indercedens ) [96].

Другое исследование доказало, что хлороформный экстракт сушеного мускусного шалфея ( Salvia sclarea ) обладает более высокой антиоксидантной активностью, чем экстракт ацетона, и оба экстракта обладают более высокой общей антиоксидантной активностью, чем α-токоферол [27].

Накатани и др. определили, что черный перец более эффективен, чем синтетические антиоксиданты, такие как BHT и BHA [97].

В другом исследовании были изучены антиоксидантные свойства куркуминоидов, и было определено, что антиоксидантная способность этих экстрактов эквивалентна аскорбиновой кислоте [98].

При оценке общей плотности фенольных соединений было замечено, что розмарин и тимьян имеют более высокое содержание фенолов, чем другие травы. Также было показано, что свежие растения имеют более интенсивное содержание фенолов, чем сушеные [9].

Соответственно, считается, что наиболее сильными антиоксидантами являются свежий розмарин и куркумин, и можно предложить увеличить потребление этих продуктов.

IntechOpen всегда поддерживал новые и развивающиеся идеи в научных публикациях.Мы понимаем сообщество, которому служим, но чтобы предоставить нашим авторам и академическим редакторам IntechOpen услуги еще лучше, мы установили партнерские отношения с ведущими компаниями и ассоциациями в научной области и за ее пределами.

Теплоизоляция превращает здание в экологически эффективное сооружение.

Самый высокий процент потерь энергии происходит, когда энергия теряется через стены, крыши и окна здания.

После каждого обновления LEED 2009 Система оценки экологичности зданий для нового строительства и капитального ремонта s мы видим значительные технологические достижения.Те, кто участвует в строительных проектах, уделяют больше внимания методам и системам изоляции, которые можно использовать в ограждающих конструкциях зданий, чтобы снизить потребление энергии и затраты.

Экономия энергии за счет ограждающей конструкции

Использование систем изоляции и энергосберегающих технологий в ограждающих конструкциях зданий помогает экономить достаточно энергии в год, чтобы охлаждать до 56 миллионов домов или производить до 135 миллионов автомобилей в год.

Что такое оболочка здания? Оболочка здания состоит из его фасадов, окон, всех теплоизоляционных элементов, имеющихся в его стенах, герметиков, используемых в стенах, воздухо- и пароизоляции и так далее.

Разработчики систем изоляции должны искать компоненты, гарантирующие, что корпус гарантирует комфорт в здании, а также оптимальный уровень стандартов здоровья. Кроме того, изоляция должна быть эффективной из безопасных материалов, гарантирующих хорошее поведение в течение всего срока службы.

С самого начала строительства мы должны учитывать используемые системы изоляции. Теплоизоляция снижает теплообмен через поверхности здания: стены, потолки, сооружения и т. Д.

По всем этим причинам изоляция считается одним из наиболее практичных и экономичных способов повышения энергоэффективности здания.

Корпус полиуретановых систем в качестве изоляционных материалов в зданиях

Энергоэффективность, обеспечиваемая изоляцией, также зависит от используемых материалов.

В случае полиуретановых систем это изделия, обеспечивающие герметичность в зданиях . Это подразумевает двойную функцию: изоляцию и герметизацию.Полиуретан создает препятствия для проникновения воздуха в ограждающую конструкцию здания, герметизируя и изолируя проблемные области, такие как окна, двери и отверстия в помещениях.

Этот герметизирующий и изолирующий эффект снижает потребность в обогреве и охлаждении, поскольку предотвращает утечку воздуха и поддерживает комфортную температуру внутри.

Хотите увидеть, как полиуретановые системы используются для утепления здания? Вы можете скачать видео реального случая применения полиуретана.

Экологичность: Теплоизоляция | Характеристики

01 – Введение

Теплоизоляция предназначена для контроля трех компонентов теплопередачи через строительную ткань:

• Проведение тепла через строительную ткань
• Конвекция через движение воздуха
• Передача излучения, как правило, через стекло, но также и через другие элементы строительной ткани.

Высокие уровни изоляции и воздухонепроницаемости являются абсолютно критическими элементами концепции «пассивного дома» с низким энергопотреблением, но в других местах усиленная изоляция не обязательно рассматривается как ключевой элемент стратегии устойчивого развития.

Однако, поскольку большая часть теплоизоляции является неотъемлемой частью строительной ткани, решения о технических характеристиках будут иметь долгосрочное влияние на выбросы углерода, которое трудно обратить вспять, и, соответственно, к ним следует подходить с некоторой осторожностью.

Существует широкий спектр факторов, которые можно учитывать при выборе подходящего изоляционного решения. Хотя цель абсолютного сокращения энергопотребления и выбросов углерода должна быть основной движущей силой, есть и другие факторы, которые следует учитывать.К ним относятся:

• Влияние на дизайн здания, такое как влияние толщины внешней стены на планировку, чистую площадь пола и проникновение света через оконные проемы.
• Баланс между тяжелой и легкой конструкцией, включая соображения, связанные с воздействием тепловой массы.
• Эксплуатационные характеристики и долговечность.
• Возможность сборки и риск несоответствия работ на месте требуемым стандартам проектирования.
• Последствия производственного процесса для устойчивости, включая источники сырья, истощение озонового слоя, воплощенную энергию и возможное удаление.

Учет этих вопросов в раунде может дать возможность для некоторых довольно интересных «зеленых компромиссов», сосредоточив внимание на конкретных приоритетах клиента в области устойчивого развития.

02 – Стандарты характеристик строительных тканей и стратегии изоляции

Использование теплоизоляции в строительных тканях – относительно недавняя разработка.

Хотя тепловая масса и контроль солнечной энергии использовались веками, 85% домов, построенных до 1965 года в 15 основных государствах ЕС, не имеют теплоизоляции.В настоящее время только около 50% жилищ в этих странах имеют какую-либо теплоизоляцию. В действительности современные минимальные стандарты изоляции представляют собой лишь промежуточный шаг на пути к действительно низкоуглеродным зданиям.

Спецификация стандарта эффективности изоляции и принятые проектные решения – это решения, которые будут иметь долгосрочное влияние на характеристики здания. Но это может быть значительно ухудшено из-за качества монтажа или из-за долговременных характеристик материала на месте.

Текущие цели Великобритании по коэффициенту теплопередачи установлены в Строительных нормах 2006 года. Общий подход к сокращению выбросов углекислого газа, принятый в правилах, гораздо менее строг, чем в предыдущих редакциях. В результате минимальные стандарты изоляции остались неизменными, а общий уровень допустимых выбросов углерода существенно снизился.

Таким образом, проектировщики могут по своему усмотрению добиваться сокращения выбросов углерода другими способами, такими как повышение эффективности услуг, а также путем улучшения рабочих характеристик конверта.В то время как уравновешивание требований к удержанию тепла и охлаждению в общественных и коммерческих зданиях часто является подходящим подходом из-за необходимости контролировать охлаждающую нагрузку, для жилых зданий более высокие стандарты изоляции могут иметь прямое влияние на выбросы углерода, связанные с отоплением, и их следует поощрять. Текущие стандарты U-значения указаны в таблице внизу.

В отличие от стандартов, лежащих в основе нынешней части L, альтернативного стандарта, концепция пассивного дома с низким уровнем выбросов углерода основана на концепции суперизоляции, минимального проникновения воздуха, тщательно контролируемого солнечного излучения и использования высоких уровней. рекуперации энергии для минимизации потребности в отоплении помещений.

Хотя разработки, разработанные с учетом принципов Passivhaus, редки в Великобритании, они иллюстрируют влияние высокого уровня изоляции на выбросы углерода. Например, подсчитано, что для обогрева помещения, спроектированного в соответствии со стандартом низкого энергопотребления, требуется на 65-90% меньше энергии, чем для помещения, разработанного в соответствии с Частью L. Для достижения этой производительности значения U должны быть намного выше – обычно 0,15 Вт / м²K для стен, с окнами с тройным остеклением, заполненными криптоном, для которых необходимо достичь значения среднего стекла около 0.8 Вт / м²К.

Ключом к разработке экономичного проектного решения с низким энергопотреблением на основе пассивной модели является обеспечение достаточной изоляции и тепловой массы. Это устраняет необходимость в системе отопления, компенсируя затраты на дополнительную изоляцию за счет экономии на строительных услугах. Стандарты проектирования Passivhaus напрямую не эквивалентны Части L, и в таблице внизу представлен ряд эквивалентных стандартов производительности.

03 – Критерии определения теплоизоляции

В этом разделе изложены критерии, по которым следует выбирать системы изоляции.

Эксплуатационные характеристики и долговечность

• Стабильность и ожидаемый срок службы.
• U-значения, достигнутые на практике, включая основу расчета проектных характеристик; например, предполагают ли конструктивные характеристики некоторую степень первоначальных потерь?
• Уязвимость к факторам, влияющим на производительность, включая влажность, движение и сжатие наполнителя, а также нападение паразитов.
• Стойкость таких обработок, как антипирены.

Баланс между тепловой массой и легкой конструкцией

• Наличие композитных продуктов, таких как СИП (структурные изолированные панели).
• Расположение утеплителя – есть возможность использовать тепловую массу строительной ткани, если утеплитель размещен на внешней стороне прочной конструкции.

Влияние на конструкцию здания

• Толщина изоляционного материала и влияние на полы и толщину наружных стен.
• Возможности включения изоляции в другие функции здания; например, создание падений на плоские крыши с использованием конических изделий или использование пустот в крыше в качестве жилого пространства.
• Влияние модернизации изоляции на выбор вариантов фасада; например, изоляционная штукатурка в отличие от панелей для защиты от дождя.
• Простота будущих обновлений.
• Первоначальные капитальные затраты.

Строимость

• Детализация, необходимая для достижения тепловой целостности, включая предотвращение мостиков холода, путей воздушного потока, возможности оседания или сжатия наполнителя и других движений во время и после строительства.
• Требования к пароизоляционным и радиационным барьерам для поддержания рабочих характеристик.
• Простота формовки по форме и размеру, а также наличие предварительно нарезанных материалов.
• Простота тестирования и осмотра.
• Способность проводить восстановительные работы без значительного нарушения других работ.
• Соображения, касающиеся здоровья и безопасности установщиков.

Производство и утилизация

• Источники сырья.
• Воздействие производства на окружающую среду; например, использование гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ) при производстве материалов на основе пластмасс.
• Энергия, воплощенная в производственном процессе.
• Возможность повторного использования или переработки в конце срока службы.
• Ограничения на утилизацию материалов.

Смысл этих критериев выбора состоит в том, что решения по спецификации, принятые на основе одного или двух исходных критериев – скажем, стоимости и воплощенной энергии – могут не придавать достаточного значения долгосрочным проблемам производительности, которые будут определять общий вклад выбранные изоляционные материалы для снижения выбросов углерода.

Выбор недавно разработанных «зеленых» изоляционных материалов может, например, включать в себя риск для долговременной долговечности и эксплуатационных качеств, который можно снизить за счет использования других продуктов. Поэтому важно четкое ранжирование приоритетов клиента по отношению к техническим характеристикам, хотя приоритетом должны быть долгосрочные тепловые характеристики.

04 – Изоляционные материалы из строительной ткани – сравнение альтернатив

Существует три основных семейства изоляционных материалов, которые различаются по источнику сырья:

Продукты на основе минерального волокна

• Семейство продуктов включает минеральное волокно и стекло волокно.
• Продукты на минеральной основе выпускаются в войлоках, рулонах и россыпью. Это делает их подходящими для большинства применений при строительстве вне строительной площадки и на месте.
• Продукты на минеральной основе имеют открытую структуру и проницаемы для воздуха и пара. В результате детализация пароизоляционных и радиационных барьеров, таких как фольга, важна для обеспечения долговременной работы.
• Минеральные продукты обычно имеют более высокий коэффициент теплопроводности, чем продукты на основе пластмасс, и для достижения эквивалентных характеристик обычно требуется на 50% более толстая изоляция.
• Теплопроводность может быть увеличена путем уплотнения или смачивания. Следовательно, долговечность изоляционного слоя зависит от качества изготовления и целостности строительной ткани.
• Коэффициент теплопроводности 0,2 Вт / м²K может быть достигнут при толщине минеральной ваты 125 мм в стандартной полой стене и 165 мм в деревянной раме. Для снижения коэффициента теплопроводности до 0,1 Вт / м²K требуется от 300 до 350 мм изоляции, что эквивалентно общей толщине сечения чуть более 500 мм, что потенциально может привести к значительной потере площади пола.
• Продукты из минеральной и стекловаты получают из переработанных отходов, хотя для образования жестких листов и изоляционных войлок требуются химические связующие вещества. Изоляцию из минерального волокна можно использовать повторно, если она была снята в подходящем состоянии. Нет никаких проблем со здоровьем, связанных с утилизацией минерального волокна путем сжигания или захоронения.

Минеральные ячеистые продукты

• Ячеистое стекло доступно в виде одеял, войлока и плит.
• Ячеистое стекло имеет стабильные размеры и непроницаемо для воздуха и водяного пара, что делает его пригодным для использования в открытых условиях.Теплопроводность стабильна в течение длительного времени.
• Вермикулит может использоваться в качестве сыпучей засыпки.
• Ячеистое стекло и вермикулит имеют более высокую теплопроводность, чем изделия из минерального волокна, поэтому для достижения эквивалентных изоляционных характеристик требуется дополнительная толщина на 30%.
• Ячеистые продукты образуются из переработанных отходов, таких как стекло, вместе с аэрирующим агентом.
• Минеральные ячеистые продукты можно перерабатывать в качестве строительных заполнителей.

Пластиковые ячеистые изделия

• Пластмассовые изделия варьируются от экструдированного и вспененного полистирола до пенополистирола.
• Пластмассовые изделия доступны в виде пенопласта, жесткого листа и насыпного наполнителя.
• Теплопроводность продуктов на основе пены очень низкая, что позволяет достичь высоких уровней производительности при использовании значительно более тонкой секции. Дифференциал увеличивается по мере того, как требуемые значения U снижаются, что делает пластмассовые изделия особенно подходящими для применения в области суперизоляции.
• Пластиковые изделия стабильны по размеру и не подвержены проникновению воды, гниению или паразитам.
• Пластмассовые изделия изготавливаются в основном из сырья на масляной основе. Производство пластиковой изоляции связано с использованием озоноразрушающих веществ, таких как ГХФУ. Гидрофторуглероды (ГФУ) сейчас используются для производства в Европе. Они не влияют на озон, но остаются парниковыми газами. Со временем производство переходит на использование нейтральных углеводородов или CO2 в качестве вспенивателей. Специалисты должны проявлять осторожность при закупке изоляционных материалов из-за пределов ЕС, чтобы гарантировать, что в процессе производства не используются озоноразрушающие вещества.
• Некоторые пластиковые изоляционные материалы трудно переработать и утилизировать (см. Ниже).

Клеточные и волокнистые продукты растительного и животного происхождения

• Продукты растительного и животного происхождения получены из возобновляемого сырья. В результате их производство, как правило, имеет низкое содержание энергии и незначительное воздействие на окружающую среду.
• Изоляторы на основе целлюлозы и шерсти требуют химической обработки для защиты от огня, гниения и заражения паразитами. Долгосрочные характеристики химической обработки потенциально уязвимы для деградации из-за присутствия влаги.Тепловые характеристики шерсти не зависят от влаги.
• Эти продукты доступны в виде волокна, войлока или прессованного картона. Некоторые из них, например целлюлоза, имеют относительно низкую прочность на сжатие.
• По теплопроводности шерстяные и целлюлозные изделия аналогичны минеральной вате.
• Утилизация или утилизация по окончании срока службы осуществляется легко и без вредных побочных продуктов.

06 – Переработка и утилизация пластмассовой изоляции

Изменения в правилах захоронения отходов, введенные в 2005 году, затруднили утилизацию пластмассовой изоляции, содержащей CFCs и HCFCs.До 2000 года полиуретан (PUR) и полиизоцианурат (PIR) производился в ЕС с использованием CFC и HCFC в качестве вспенивающих агентов, но теперь они классифицируются как опасные отходы.

Это особая проблема для сэндвич-панелей с полиуретановой сердцевиной, и из-за того, что негде безопасно утилизировать изолированные панели старше пяти лет, отрасль сталкивается с эквивалентом кризиса «горы холодильников».

Владельцы должны обеспечить, чтобы новые панели, использующие изоляцию PUR и PIR, были четко задокументированы как не производимые с использованием озоноразрушающих веществ, поскольку в противном случае они будут вынуждены использовать маршрут опасных отходов, независимо от наличия или отсутствия ХФУ / ГХФУ.

07 – Тепловые характеристики стекла

Естественный свет – важный компонент внутренней среды, и современный дизайн эволюционировал с учетом архитектурных и экологических качеств стекла. В то время как целевые значения U не изменились в Строительных нормах и правилах, требования по контролю солнечного излучения и перегрева привлекли внимание к спецификациям и характеристикам стекла.

Коэффициент теплопередачи стекла можно уменьшить несколькими способами, включая использование низкоэмиссионных покрытий или инертных газов, таких как аргон или криптон, в полости остекления.Такие усовершенствования позволяют снизить коэффициент теплопроводности среднего стекла до 0,85 Вт / м2K для стеклопакетов.

Однако характеристики стекла – это только часть проблемы, а рама и связанное с ней краевое состояние обычно являются слабым местом для теплопередачи, особенно для навесных стен. Клиенты и проектные группы должны быть осторожны, чтобы не путать значения U средней панели с общим значением U для фасада, которое всегда будет значительно ниже.

Изоляция в секциях рамы, тепловые разрывы и т. Д. Смягчают проблему, но нельзя избежать того факта, что введение большего количества элементов каркаса, например, вокруг открывающихся фонарей или сплошных изолированных панелей, оказывает пагубное влияние на общую тепловую нагрузку. производительность стеновой системы.

Вклад систем остекления в другие аспекты тепловых характеристик следующий:

• Уровень инфильтрации воздуха до 3 м³ / м² / час при 50 Па может быть достигнут с использованием модульной навесной стены, что значительно превышает пересмотренные требования в пересмотренной части L 7 м³ / м² / час. В случае окон уплотнение внутри блоков обычно очень хорошее, но общая герметичность зависит от установки и контроля на месте. Повышение герметичности оконных блоков потребовало разработки более сложных систем капельной вентиляции, зачастую по более высокой цене.
• Системы остекления могут использоваться для уменьшения влияния солнечного излучения за счет включения солнцезащитных средств или определения солнцезащитных покрытий, которые наносятся на внутреннюю поверхность внешнего стекла стеклопакетов. Покрытия с низким оттенком, защищающие от солнечного излучения, известные как «супернейтральные», сокращают до 63% солнечного излучения, но не могут изгибаться или искривляться из-за используемого мягкого покрытия. Если требуются гнутые или изогнутые панели, необходимо указать твердые покрытия с более глубоким оттенком.

В таблице ниже указаны ориентировочные дополнительные затраты на обработку стеклопакетов.

08 – Производительность и сопоставимые затраты

В таблице ниже (Сравнительные капитальные затраты и характеристики теплоизоляционных материалов) указаны ориентировочные затраты и критерии эффективности для ряда изоляционных материалов. Из-за вариации коэффициента теплопередачи и, как следствие, вариации толщины, необходимой для достижения желаемого значения U

, трудно провести прямое сравнение. Таблица также указывает на более широкий круг вопросов устойчивости, которые необходимо учитывать при определении.

С точки зрения стоимости изделия из минерального волокна являются наиболее конкурентоспособными, но связаны с проблемами технологичности. С точки зрения коэффициента теплопередачи пластмассовые изделия имеют явное преимущество, в то время как изделия из полистирола довольно рентабельны.

Поскольку пластмассы жесткие и стабильные, они также обеспечивают надежную долгосрочную работу. Однако, несмотря на энергичные усилия производителей по обновлению своих процессов и обучению спецификаций, сомнения в отношении устойчивости и утилизации пластмассовых изделий продолжают возникать.Материалы из натуральных источников имеют явные преимущества с точки зрения источника материалов, воплощенной энергии и утилизации, но есть проблемы с долгосрочными эксплуатационными характеристиками.