VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Актуальность.Человек живет в материальном мире. Окружающая среда непрерывно воздействует на человека и, подчас, не самым благоприятным образом. Состояние окружающей среды обладает определенными характеристиками, которые оказывают самое прямое влияние на самочувствие и здоровье человека. На людей оказывают влияние климатическая зона проживания, погодные условия, свойства атмосферы, количество солнечных дней в году, качество потребляемой воды и еще множество внешних факторов. Но, при этом, средний городской житель до 80 % своего времени проводит в помещениях, среда обитания в которых резко отличается от климатических условий данного региона. Любое замкнутое пространство - квартира, служебный офис, студенческая аудитория, спортзал и т.д. обладает набором характеристик, объединенных одним понятием - микроклимат помещения. Впрочем, это следует из самого термина «микроклимат», в котором приставка «микро», в отличие от климата, подразумевает ограниченный объем. И, если уличные условия определяются географической широтой, розой ветров, удаленностью от морского побережья, то есть климатическими условиями места проживания, на которые человек не в состоянии воздействовать, то микроклимат в помещении создается по воле человека.

Цель. Определить возможности и перспективы использования экологически чистых конструктивных материалов в жилых помещениях.

Задачи работы:

-дать определение микроклимату, охарактеризовать нормы микроклимата жилых помещений;

- определить какие материалы называются экологически чистыми;

- изучить достоинства и недостатки экологически чистых материалов и их соответствие нормам микроклимата жилой среды.

Основная часть.

Микроклимат - особенности климата на небольших пространствах, обусловленные особенностями местности (лес, поляна, болото, берег, водоём, направление склона, защищённость от ветров и т. п.). Изучение микроклимата имеет большое практическое значение, особенно при районировании сельскохозяйственных культур, организации санаториев, домов отдыха [1].

Микроклимат помещения - это комплекс метеорологических условий в помещении: температура, относительная влажность, воздухообмен, скорость движения воздуха, содержание в воздухе твердых частиц (пыли), наличие приятных запахов (ароматерапия) и др. Оптимальными для микроклимата жилых и общественных помещений в тёплое время года считаются: температура воздуха 22-25° С, относительная влажность 30-60 %, скорость движения воздуха не более 0,25 м/с; в холодное время года эти показатели составляют соответственно 20-22° С, 30-45 % и 0,1-0,15 м/с. При этом разница температур по горизонтали от окон до противоположной стены не должна превышать 2 °C, а по вертикали 1 °C на каждый метр высоты помещения [2].

Параметры микроклимата определяют нормы, посредством которых осуществляется поддержание оптимальных условий внутри квартиры, дома, офиса, производственного или другого помещения. Нормы микроклимата предполагают:

1) Постоянное присутствие не менее 21% кислорода внутри помещения.

Это достигается путем проветривания, установки системы климат-контроля.

2) Днем температура воздуха должна находиться в пределах 20-25 градусов выше ноля, а ночью – в пределах 18-20 градусов тепла.

3) Подвижность воздуха должна составить примерно 0,1-0,15 м/с.Застоявшийся воздух приводит к возникновению неприятного запаха в помещении. Кроме того, он способен накапливать в себе микроорганизмы, которые проникают в организм человека и приводят к развитию заболеваний. Слишком сильная циркуляция воздуха (например, сквозняки) провоцирует развитие простудных недугов. Поэтому важно найти баланс – оптимальный вариант подвижности воздуха внутри помещения.

4) Уровень относительной влажности воздуха в помещении с хорошим микроклиматом должен находиться в пределах 40-60%. Большая влажность может привести к тому, что люди с ослабленной иммунной системой станут болеть астмой, бронхитами и различными легочными заболеваниями. Также не исключены аллергические реакции. При слишком низком уровне влажности страдает человеческий организм в целом – ему попросту не хватает влаги, из-за чего самочувствие тоже оставляет желать лучшего [4].

Самое главное, что необходимо учесть при расчете микроклимата помещения, – это адаптационные и физиологические возможности человеческого организма.

Для оптимизации микроклимата помещений очень важно использование экологически чистых конструктивных материалов. Такое название имеют материалы, которые изготовлены исключительно и полностью из сырья природного происхождения. Данные материалы абсолютно безвредны и для нашего с вами здоровья, и для окружающей среды. Плюс ко всему современные экологически чистые материалы оказывают на человека положительное весьма благоприятное воздействие [6].

Одним из важнейших показателей экологичности стройматериалов является их способность полностью разлагаться в природных условиях. Подобными свойствами обладают только небольшая часть стройматериалов. Очень небольшая. Это дерево, каменные породы, шелк, натуральная кожа, хлопок, войлок и т.п. Считается, что такие экологичные материалы можно использовать лишь для внутренней отделки жилья (обои, гипсокартон, паркет и т.п.). Но экологически чистые материалы еще используют и для создания каркасов построек и защиты их от ветра, для звукоизоляции зданий и их утепления [9].

Рассмотрим следующие материалы:

Органическое стекло (полиметилакрилат) представляет собой высокопрочный, светоустойчивый, легкий материал. Органическое стекло выпускают в виде листов длиной до 1350 мм, шириной до 1250 и толщиной 2-6,3 мм. Его применяют для устройства светопрозрачных ограждений и перегородок, световых одинарных и двойных вертикальных проемов и куполов верхнего света общественных и промышленных зданий.

Сотопласты – это утеплители, выпускаемые в виде гофрированных полотен, изготовленных из стеклянной и хлопчатобумажной ткани либо просто бумаги, пропитанной антипиреном и полимерным компонентом. В толще такого материала равномерно расположены мелкие полости, сходные по форме с сотами. Сотопласты чаще всего применяются для теплоизоляции жилых помещений. Материал располагают между полотнами асбеста и алюминия, получая в результате трёхслойную панель. Сотопласты изготавливают в виде плит и блоков толщиной до 350 мм. Достоинства сотопластов – это высокая звукоизоляция, большая огнестойкость, экологичность (насчет которой можно сомневаться из-за присутствия формальдегидов, но сотопласт используют в составе трёхслойных панелей, в которых один слой - асбест), низкая теплопроводность, высокая звукоизоляция. К недостаткам сотопластов можно отнести высокое влагопоглощение и малую прочность. Сотопласты находят применение в качестве основы для изготовления высокопрочных и легких трехслойных ограждающих конструкций, которые состоят из наружных листов конструкционного материала (металл, фанера, древесно-стружечная или древесно-волокнистая плита, стеклопластик и др.) и внутреннего слоя. В целях повышения теплоизоляционных качеств внутренний слой может быть заполнен крошкой из какого-либо теплоизоляционного материала (миноры и др.).

Арболит - это строительный материал, изготовленный из смеси бетона и деревянной щепы крупного размера. Сам по себе строительный материал арболит представляет собой кирпичи, различающиеся по размеру в зависимости от того, какого плана работы ведутся. Благодаря своему составу арболит обладает превосходными качествами строительного материала и, как следствие, обладает преимуществами по сравнению с другими стройматериалами. Давайте рассмотрим основные свойства арболита, чтобы понять, почему он выгоден для оптимизации микроклимата по сравнению с другими конструкционными материалами:

1. Теплопроводность арболита является следующим критерием, который имеет наибольшее значение при выборе материала для возведения постройки. Если обращаться к цифрам, то теплопроводность арболита равна 0,08-0,17 Вт/(мК).По сравнению с другими материалами арболит превосходит по этим критериям кирпич, столь популярный при строительстве, в 5 раз. Сравнивая с другими материалами, его преимущество держится на уровне в 2-4 раза.

2. Звукоизоляционные свойства арболита, опять же, обусловлены тем, что его пористая структура заставляет шум собираться между материалами разной плотности, дерево и цемент, таким образом, полностью гася звуковую волну. Если возвращаться к цифрам, то коэффициент звукопроводимости арболита равен 0.17 до 0.6. Благодаря арболиту постройка внутри будет уютной и изолированной от уличного шума, тем более, если планируется установка пластиковых стеклопакетов.

3. Воздухообмен и поддержание нормального уровня влажности - очередной показатель, по которому арболит снова выигрывает у множества конструкционных материалов. Благодаря пористой структуре арболит «дышит», не давая воздуху застаиваться, и поддерживает определенный уровень влажности, не больше и не меньше.

4. Материал не поддерживает горение. Он с трудом воспламеняется, тлеет, обугливается, но все процессы сразу же прекращаются при устранении воздействия высоких температур или очага возгорания. Блок способен выдержать температуры до 4000С, при постоянном воздействии пламени в течение полутора часов.

5. Стены из арболита, в отличие от пенобетона или газобетона, не трескаются (обладает высокой прочностью на изгиб) и не дают усадки при колебаниях фундамента или при перепадах температуры.

6. При производстве используются только экологически чистые материалы (дерево, бетон, вяжущие вещества), совершенно безопасные для здоровья человека и окружающей среды.

Несмотря на кажущуюся легкость материала, гвозди, шурупы и прочие крепежные приспособления отлично держатся в поверхности арболита. Минусом арболита является то, что его нельзя использовать при строительстве зданий и построек на местности, где наблюдается сильная ураганная активность, так как постройка из такого материала достаточно легкая для торнадо [7].

ОСП (ориентировочно-стружечная плита) — древесная плита из крупноразмерной ориентированной стружки, являющаяся универсальным строительным материалом. Плиты ОСП были получены в результате новейших исследований и разработок в технологии древесных композиционных материалов в США, где данные плиты и получили на сегодняшний день самое широкое распространение. Плиты ОСП отвечают самым суровым современным требованиям, предъявляемым к древесным материалам для плит. В то же время они лишены недостатков, присущих не только натуральной древесине, но и фанере, а именно расслоения, коробления, гигроскопичности, наличия внутренних пустот, трещин, выпавших сучков и др.

К несомненным достоинствам плит ОСП относятся:

• высокая прочность. Землетрясения в Калифорнии и Японии показали, что стеновые конструкции домов каркасного типа, в которых в качестве обшивки были использованы плиты ОСП, не пострадали в отличие от домов, стены которых были построены из кирпича и бетона. Таким образом, было доказано, что стены домов каркасной конструкции обладают большей прочностью и цельностью;

• однородность структуры;

• влагоустойчивость;

• простота обработки. Плиты ОСП достаточно легко режутся и сверлятся, могут склеиваться и краситься любыми клеями и красками, предназначенными для дерева;

• способность прочно удерживать гвозди и шурупы, так как физико-механические показатели у ОСП выше в 2,5 раза, чем у ДСП. Данный показатель делает плиты ОСП особенно привлекательными для мебельного производства;

• экологическая и гигиеническая безвредность материала. Несмотря на применения синтетических связующих для производства ОСП, материалы соответствуют требованиям СанПиН № 6027 А-91 «Санитарные правила и нормы по применению материалов в строительстве. Гигиенические требования.».[3]

Геокар и керпен В основе геокара — переработанный в пасту торф с добавлением стружки, рубленой соломы, древесных опилок. После тщательной сушки из сырья получают торфоблоки. Торф является природным антисептиком и убивает вредоносные микроорганизмы. Для строительства экологически чистых домов геокар — лучший вариант. Его можно использовать для возведения как многоэтажных домов, так и хозяйственных построек, несущих стен, перегородок, а также утепления зданий. Геокар доступен по цене. Его преимуществами являются долговечность, бактерицидное действие, теплоёмкость, непроницаемость для радиоактивных лучей. Кроме этого геокар поглощает шумы и неприятные запахи, устойчив к гниению и грызунам. Торфоблоки легко использовать в строительстве и обрабатывать. Дом из геокара «дышит», воздух в нём чистый и легкий. Зимой в таком здании очень тепло, летом — прохладно.

Также можно обратить внимание на новый строительный материал – керпен, который имеет пористую структуру. Изготавливается он из природного сырья с добавлением отходов промышленности. По экологическим свойствам керпен можно сравнить с обычным стеклом. Пеноматериал можно использовать при строительстве зданий, в качестве теплоизоляции и облицовки стен. Керпен морозостоек и долговечен, устойчив к атмосферным изменениям и воздействию влаги [5].

Ракушечник — традиционный строительный материал на юге Украины в приморских районах. В этих регионах накоплен большой опыт строительства и эксплуатации домов из ракушняка. Однако он по сравнению с искусственными строительными камнями (кирпич, бетонный блок) имеет свои особенности, которые нужно учитывать при строительстве дома из ракушняка. Ракушняк достаточно мягкий, пористый, желтого цвета камень. На вид крымский ракушечник достаточно хрупкий, и совсем не надежный, но не смотря на это, благодаря его прочности из него строят даже высотные дома. Благодаря составу, ракушечник имеет пористую микроструктуру. Эта особенность говорит о его шумо и теплоизоляции. Ракушечник широко применяется в строительстве. Его используют при кладке стен, простенков. Благодаря легкости материала в процессе обработки его применяют при замене кирпича. Единственное, что не выполняют из ракушечника, это камины, печи, дымоходы, поскольку при воздействии высоких температур ракушечник имеет свойство разрушаться и выгорать. Камень имеет наивысшую степень теплоемкости. Дом, который построен из этого материала в зимний период теплый, а летом более прохладный, поскольку не втягивает сырость, а также обладает надежной долговечностью.

Поскольку материал природного происхождения, он экологически чистый, не вызывает аллергии, широко используется в строительной области. Во время строительства стен, с использованием данного камня, происходит значительная экономия на утеплителе и на шумоподавляющих и пожароустойчивых материалах. Ракушняк относят к одним из наиболее экологически чистых материалов. Благодаря необычному составу, камень является не только хорошим строительным материалом, он также благотворно влияет на организм человека. В этом камне содержится большое количество йода, соли, которые позволяют человеку избавляться от заболеваний сердца и дыхательных путей. В доме, построенном из ракушечника в летний период воздух более прохладный, зимой же он теплый. В таких домах нет грызунов, поскольку им не нравится материал [8].

Розовый артикский туф. Его можно обрабатывать топором и пилой. Из туфа делают прямоугольные блоки для кладки. Он морозоустойчив и очень долговечен, однако его нельзя использовать для постройки многоэтажных домов.

Соломит и камышит, также широко применяются в строительстве малоэтажных зданий. В их основе — солома и камыш, спрессованные в плиты прямоугольной формы и прошитые проволокой. Чтобы блок был более устойчив к воздействию грызунов, в него добавляют немного бура или извести [8].

Очень древним и долговечным материалом является саман, который состоит из глины, песка, соломы и воды. Материал теплостойкий и очень прочный, проверенный веками. Дома из самана считаются лечебными. В глине содержится радий, который оказывает благотворное воздействие на здоровье людей.

Из огромного количества видов кирпича наиболее «дружественным» человеку считается глиняный обжиговый кирпич. Стены из него не подвержены гниению, водостойки, огнеупорны и прочны, обладают высоким уровнем теплоемкости и достаточной теплопроводностью [6].

Бутовый камень (БУТ) – это куски камня, полученные разработкой извергнутых и местных осадочных пород (гранита, известняков, песчаников и т.п.), соответствующих требованиям морозостойкости, прочности и водостойкости. Он хорошо переносит атмосферные воздействия, поскольку является природным экологически чистым материалом. Прочность БУТа может быть разной, в зависимости от того, каково было его происхождение. Прочный и долговечный бутовый камень получается тогда, когда его залежи образовываются в результате извержения пород – до 30 МПа. Среднюю прочность имеют камни осадочного типа.Хрупкие бутовые камни могут быть, если залежи каменных пород будут местного происхождения – меньше 5 МПа. Для строительных работ следует использовать Бут с показателем морозостойкости не менее 15 циклов. Данные камни бутовые обладают хорошими физико-механическими свойствами: наличие неровностей и трещин сводится к минимуму и такие бутовые камни со временем не раскрошатся и являются качественными [9].

Выводы

При решении задач, связанных с обеспечением микроклимата необходимо рассматривать здания как единую энергетическую систему, учитывая совместно вопросы отопления, вентиляции и теплозащиты ограждающих конструкций. Издревле человек стремился удовлетворить потребность в комфортных условиях среды своего обитания. В значительной мере достижимая степень комфортности обеспечивалась за счет конструкции и теплозащиты здания в сочетании с относительно простыми отопительно-вентиляционными устройствами.

В современных зданиях обеспечение внутренних комфортных условий представляет сложную техническую задачу. Поэтому все большую важность приобретают вопросы, связанные с использованием экологически чистых конструктивных материалов в решении проблемы оптимизации микроклимата помещений.

Список литературы

1. Банхиди Л. Тепловой микроклимат помещений: Расчет комфортных параметров по ощущениям человека (Пер. с венгер. В.М.Беляева); Под ред. В.И. Прохорова и А.Л.Наумова. М.: Стройиздат, 1981, - 248 с.2. Богословский В.Н. Тепловой режим здания. М.: Стройиздат, 1979, -248 с.

3. Теория теплообмена: Учебник для вузов / С.А. Исаев, И.А. Кожинов, В.И., Кофанов и др.; под ред. А.И. Леонтьева. М.: Высшая школа, 1979. -475 с.4. Фокин В.М. Основы энергосбережения и энергоаудита. -М.: «Издательство Машиностроение-1», 2006. 256 с.5. Табунщиков Ю. А., Хромец Д. Ю., Матросов Ю. А. Тепловая защита ограждающих конструкций зданий и сооружений. M.: Стройиздат, 1986.

6. www.baurum.ru

7. www.arbolit-arbolit.ru

8. http://bibliotekar.ru

9. ru.wikipedia.org

Код для цитирования: Скопировать