Для выяснения роли наружных стен в общем энергетическом балансе здания выполнены расчеты на абстрактной его модели применительно к климатическим условиям Москвы. В модель не включены окна, двери и вентиляционные системы – учтены только наружные стены. Такой подход позволяет установить максимально возможную экономию тепловой энергии на отопление здания, которую можно получить за счет увеличения приведенного сопротивления теплопередаче (Копр) только стен. При оценке изменений теплопотерь в процентном отношении такой подход равнозначен передаче тепла через 1 м2 наружной стены. Расчеты показали, что при улучшении теплоизолирующих свойств стеновых конструкций теряемая зданием теплота снижается не линейно, а по гиперболе.

Наибольший эффект в экономии тепла (почти 100%) в такой модели здания наблюдается при увеличении Roпp наружных стен с 0,5 до 1,0 м2 °С/Вт. Изменение же Roпp стен с 1 до 2 м2 °С/Вт дает экономию тепловой энергии на 50%. А увеличением Roпp с 2 до 3 м2 °С/Вт достигается экономия тепла еще на 16%. Дальнейшее повышение Roпp на каждую термическую единицу дает незначительный прирост экономии тепла. Рассчитанная для процентного отношения зависимость практически одинакова во всех климатических районах и отличается только абсолютными значениями теплопотерь.

Расчеты теплового баланса 17-этажного жилого здания с учетом теплопотерь через окна, полы, чердачные перекрытия и вентиляцию показали, что фактическая экономия тепла за счет увеличения теплозащитных качеств наружных стен еще меньше: рост Roпp стен с 1 до 2 м2 °С/Вт позволяет сократить расход тепловой энергии на отопление на 16%, с 2 до 3 м2 °С/Вт – еще на 7%, с 3 до 4 и даже до 5 м2 °С/Вт сокращает теплопотери здания всего лишь на 3,5 и 2,3% соответственно. Вклад теплозащитных качеств наружных стен в экономию тепловой энергии при эксплуатации здания снизится еще почти вдвое, если учитывать расход тепла на горячее водоснабжение и потери при транспортировке теплоносителя от ТЭЦ до потребителя.

Последние результаты свидетельствуют о нецелесообразности планируемого строительными нормами чрезмерного увеличения Roпp стен, особенно в северных районах страны. Экономические расчеты с учетом материальных затрат на создание дополнительной индустриальной базы, энергозатрат на производство дополнительной теплоизоляции с целью удовлетворения норм вновь принятого теплотехнического законодательства показали, что эти затраты не смогут окупиться даже через 50 лет – срок, превышающий долговечность утеплителя из пенополистирольных и минераловатных плит. Парадокс, но если стену из керамзитопенобетона плотностью 600 кг/м3 заменить на аналогичную по толщине прослойку из экструзионного пенополистирола, теплопотери здания уменьшатся всего на 2–3%, хотя сопротивление теплопередаче таких стен будет разниться в 6,5 раза.

Практика применения теплоэффективных строительных материалов

Жители бывших прибалтийских республик свой «пенопластовый этап» в строительстве без содрогания не вспоминают – только одна Эстония с населением всего 1,5 млн человек теперь ежегодно производит и потребляет 140 тыс. м3 керамзита и 40 тыс. м3 керамзитобетонных изделий.

Финны для покрытия дефицита жилья выстроили 8 млн м2 каркасно-щитовых зданий («финских домиков»), у которых наружные стены выполнены по схеме дерево–пенопласт–дерево. К настоящему времени снесены все.

В Литве в 2001 году, когда развернулся спор о том, применять ли пенополистирольные плиты в качестве утеплительного материала для жилых помещений, поступили просто – изготовили два сарая, один из которых утеплили с помощью пенополистирола, другой – минеральной ватой. В каждом сарае устроили «пожар» с температурой 900 °С. Через 15 мин. кровля, утепленная пенополистиролом, рухнула, а утепленная минеральной ватой в это время только начала гореть (при интенсивном пожаре ее срок устойчивости в 4,2 раза больше). Выводы свидетельствуют сами за себя.

Реальная долговечность для беспрессового пенополистирола марки ПСБ (в исследованиях использован самый лучший материал фирмы «Тиги Кнауф») составила всего 13 лет.

Экструзионные пенополистиролы показали несколько большую долговечность – от 16 до 40 лет, но стоимость этого материала почти в 10 раз выше.

Прошло 4 года – ни «Кнауф», ни Dow Chemical к авторам статьи, к журналу никаких претензий не предъявили, опровержений не последовало.

В настольной книге санитарного врача на официальном уровне утверждается и обращается внимание санитарных врачей на то, что пенополистирол выделяет вредный и канцерогенный стирол.

«Полистирол (далее – П.) применяется для изготовления радиоаппаратуры, тары для упаковки, катушек магнитофонных и электроизоляционных пленок, деталей машин, предметов быта, игрушек, облицовочной плитки и т. п. Получается полимеризацией стирола в присутствии инициаторов (перекисей, гидроперекисей и азосоединений). Химические свойства: стоек к щелочам, кислотам, трансформаторному маслу, глицерину. При 200 °С разлагается с образованием стирола и других низкомолекулярных соединений, димеров и гримеров. При нагревании пенополистирола до 60 °С в течение месяца в воздухе создавались концентрации стирола от 0,001 до 0,017 мг/л. Токсическое действие: в основном определяется количеством неполимеризованного мономера (стирола)».

Вдыхание пыли П. вызывало умеренную фиброгенную реакцию легких. Признаки токсического действия обнаруживались у мышей и крыс при длительном воздействии летучих продуктов нагретого П. разных марок и концентрации стирола в воздухе 0,001-0,018 мг/л.

«При обследовании 120 работающих в производстве блочного П. и 56 человек – эмульсионного выявлены жалобы на сухость в носу и горле, сухой кашель, першение в горле, частые ангины. Объективно: воспалительные или атрофические изменения верхних дыхательных путей. У 29% работающих с блочным П. – хронический тонзиллит. Изменения верхних дыхательных путей при получении П. эмульсионным способом несколько ниже. У 118 работниц, занятых на переработке материалов на основе блочного, ударопрочного П. и его сополимеров с метакриловой кислотой, обнаружены вегетативная дисфункция и астенические реакции. У 6 человек со стажем более 10 лет – случаи дерматита». Ограничение содержания неполимеризовавшегося стирола и других исходных и добавочных продуктов (стандартизация полимеров). Например, в клеевых бутадиен-стирольных латексах содержание стирола ограничено до 0,06%, в краске КЧ-26 – до 0,03%. Обязательны местные вытяжные устройства в местах нагревания полимера и изделий из него, в местах склеивания, остывания нагретых изделий, при механической обработке полистирольных пластиков и изделий из них.

«...Представляло интерес исследовать влияние на организм летучих продуктов, выделяющихся из пенополистирола в различных условиях его производства и применения... изучались образцы самозатухающего пенополистирола, содержавшие от 0,39 до 0,65% остаточного мономера стирола. Полистирол исследовали в двух видах: до вспенивания и после. В процессе производства сушка влажного полистирола, полученного после полимеризации, происходит при 40 °С, а вспенивающегося – при 100 °С. Поэтому во время опытов невспененный полистирол нагревался и до 40, и до 100 °С. Вспененные образцы в соответствии с возможными условиями их использования исследовали при температуре от 20 до 60 °С... во время нагрева полистирола в невспененном и во вспененном виде образовывались продукты, неизменно содержавшие стирол ѕ хранение материала даже при комнатной температуре также сопровождается постепенным выделением незаполимеризовавшегося стирола... Возможность хронического отравления малыми концентрациями стирола давно уже привлекала внимание многих исследователей...». За 40 лет, прошедших с момента упомянутых исследований, содержание остаточного мономера во вспенивающемся полистироле ПСВ-С, а соответственно и в получаемой из него продукции (пенополистирол марок ЛСБ-С) сократилось весьма незначительно, всего до 0,2% (данные по ОАО «Пластик», г. Узловая, Тульской обл.).

Ныне широко рекламируемый пенобетон неавтоклавного (естественного) твердения может быть теплоэффективным лишь в высушенном до постоянной массы состоянии. Влажность же пенобетона неавтоклавного твердения при отправке его потребителю достигает 25%. Каждый процент влажности в стене на 6–7% повышает теплопроводность конструкции. Сохнуть в стене пенобетон будет годами. В итоге теплопроводность стены из такого материала будет равна чуть ли не железобетону, а относительная влажность воздуха в жилище за счет испарения влаги из пенобетонной стены превысит 80%. К тому же отопить такое жилье в первые 2–3 года будет весьма проблематично, а люди будут жить в условиях «сауны».