Современные теплоизоляционные материалы и их основные характеристики

Введение

Каждому хочется, чтобы в его доме было тепло. Но как этого достичь? Можно, конечно, купить суперсовременный обогреватель и  пуховое одеяло, но если теплоизоляция  жилища оставляет желать лучшего, комфорта и уюта добиться все равно не удастся. Тепло будет с завидным постоянством улетучиваться через зазоры в  оконных проемах, кровле или между  стыками конструктивных элементов.

Избежать  этих проблем можно, используя при  возведении коттеджа или ремонте  квартиры качественные теплоизоляционные  материалы. Благо недостатка в подобных «утеплителях» на сегодняшнем строительном рынке нет. Главное - выбрать из существующего многообразия наиболее подходящий материал, а потом грамотно его применить.

Использование современных теплоизоляционных материалов позволяет значительно удешевить строительство, сократить его сроки и создать довольно легкую конструкцию. Однако самое важное тут – правильно устроить теплоизоляцию, ведь это целая наука, согласно которой следует, что универсального решения быть не может. Все зависит от конкретных условий: где расположен дом, из чего построен, какие у него конструктивные особенности и т.д. Для каждой конструкции предписан определенный алгоритм работы согласно специфике материала. Кроме этого, существуют некоторые особенности, обусловленные климатической зоной, в которой ведется строительство: где холоднее, там теплоизоляционный слой должен быть толще.  В общем, теплоизоляция дома должна быть комплексной – от фундамента и стен до крыши, что бы сохранить тепло в доме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Современные теплоизоляционные  материалы и их основные характеристики.

 

Теплоизоляция - своеобразный барьер, не дающий тепловой энергии  перетекать из одного объема в другой. Вопросы теплоизоляции домов  сегодня особенно актуальны. Затраты  на утепление окупаются за 3-4 сезона и далее "работают в плюс". Главный  враг теплосбережения - сквозняки, потоки воздуха, выносящие тепло. Теплоизоляционные  свойства утеплителей основаны на сложной  структуре волокна, максимально  затрудняющей свободное перемещение  воздуха внутри материала. Утепляя  дом, в первую очередь стоит уплотнить  оконные и дверные створы, теплоизолировать перекрытия. Затем переходить к теплоизоляции  наружных стен.

Теплоизоляционными называют материалы, применяемые в строительстве  жилых и промышленных зданий, тепловых агрегатов и трубопроводов с  целью уменьшить тепловые потери в окружающую среду. Теплоизоляционные  материалы  характеризуются  пористым  строением  и, как следствие  этого, малой плотностью (не более 600 кг/м3) и  низкой теплопроводностью (не более 0,18 Вт/(м*°С).   

 Использование теплоизоляционных  материалов позволяет уменьшить  толщину и массу стен и других  ограждающих конструкций, снизить  расход основных  конструктивных  материалов, уменьшить транспортные расходы и соответственно снизить стоимость строительства. Наряду с этим при сокращении потерь тепла отапливаемыми зданиями уменьшается расход топлива. Многие теплоизоляционные  материалы вследствие высокой пористости обладают способностью поглощать звуки, что позволяет употреблять их также в качестве акустических материалов для борьбы с шумом.    

 Теплоизоляционные  материалы  классифицируют  по  виду  основного сырья, форме и внешнему виду, структуре, плотности, жесткости и теплопроводности.

Теплоизоляционные материалы по виду основного сырья подразделяются на неорганические, изготовляемые на основе различных видов минерального сырья (горных пород, шлаков, стекла, асбеста), органические, сырьем для производства которых служат природные органические материалы (торфяные, древесноволокнистые) и материалы из пластических масс.    

 По форме и внешнему виду  различают теплоизоляционные материалы  штучные жесткие (плиты, скорлупы, сегменты, кирпичи, цилиндры) и гибкие (маты, шнуры, жгуты), рыхлые и сыпучие  (вата, перлитовый песок, вермикулит).     

 По структуре теплоизоляционные  материалы классифицируют на волокнистые         (минераловатные, стекло - волокнистые), зернистые (перлитовые, вермикулитовые), ячеистые (изделия из ячеистых бетонов, пеностекло).    

 По плотности теплоизоляционные  материалы делят на марки: 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600.    

 В зависимости от жесткости  (относительной деформации) выделяют  материалы мягкие (М) - минеральная  и стеклянная вата, вата из  каолинового и базальтового волокна,  полужесткие (П) - плиты из  шпательного  стекловолокна на синтетическом связующем и др., жесткие (Ж) -плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем, повышенной жесткости (ПЖ), твердые (Т).    

 По теплопроводности теплоизоляционные  материалы разделяются на классы: А - низкой теплопроводности до 0,06 Вт/(м-°С), Б - средней теплопроводности - от 006 до 0,115 Вт/(м-°С), В - повышенной  теплопроводности -от 0,115 до 0,175 Вт/(м.°С).    

 По назначению теплоизоляционные  материалы бывают теплоизоляционно-строительные (для утепления строительных конструкций)  и теплоизоляционно-монтажные (для  тепловой изоляции промышленного  оборудования и трубопроводов).    

 Теплоизоляционные материалы  должны быть  биостойкими  т. е. не подвергаться загниванию и порче насекомыми  и грызунами, сухими, с малой гигроскопичностью так как при увлажнении их теплопроводность значительно повышается, химически стойкими, а также обладать тепло  и огнестойкостью.

 

Основными характеристиками теплоизоляционных материалов являются:

Коэффициент теплопроводности. Характеризует теплопроводность материала и равен количеству теплоты, проходящей через материал толщиной 1 м и площадью 1 кв. м за час при разности температур на двух противоположных поверхностях в 10°С. Измеряется в Вт/ (м*К) или Вт/(м*С). Теплопроводность зависит от влажности материала (вода проводит тепло в 25 раз лучше, чем воздух, то есть материал не будет выполнять свою теплоизолирующую функцию, если он мокрый), его температуры, химического состава материала, структуры, пористости. 
 
Пористость - доля объема пор в общем объеме материала. Для теплоизоляции пористость начинается от 50% и до 90-98% (Например, у ячеистых пластмасс). Пористость определяет основные свойства теплоизоляции: плотность, теплопроводность, прочность, газопроницаемость и др. Важно равномерное распределение воздушных пор в материале и характер пор. Поры бывают открытые, закрытые, крупные, мелкие. 
 
Плотность - отношение массы материала к занимаемому им объему, измеряется в кг/куб. м. 
 
Паропроницаемость - величина, численно равная количеству водяного пара в миллиграммах, которое проходит за 1 час через слой материала площадью 1 кв. м и толщиной 1 м при условии, что температура воздуха у противоположных сторон слоя одинакова, а разность парциального давления водяного пара равняется 1 Па. 
 
Влажность - содержание влаги в материале. 
Очень важной характеристикой является сорбционная влажность (равновесная гигроскопическая влажность материала при различной температуре и относительной влажности воздуха). 
 
Водопоглощение - это способность материала впитывать и удерживать в порах влагу при прямом контакте с водой. Определяется количеством воды, поглощаемым материалом с нормальной влажностью, когда он находится в воде, к массе сухого материала.  
 
Биостойкость - способность материала противостоять воздействию микроорганизмов, грибков и некоторых видов насекомых. Микроорганизмы живут там, где есть влага, поэтому для повышения биостойкости теплоизоляция должна быть водостойкой. 
 
Огнестойкость - способность конструкций в течение определенного времени выдерживать без разрушения воздействие высоких температур. Показатели пожарной безопасности: горючесть (Г), воспламеняемость (В) распространение пламени по поверхности (РП), дымообразующая способность (Д) и токсичность продуктов горения (Т). 
 
Прочность - предел прочности при сжатии колеблется от 0,2 до 2,5 МПа. Если прочность при сжатии выше 5 МПа, то материалы называют теплоизоляционно-конструктивными и используют для несущих ограждающих конструкций. Предел прочности при изгибе (показатель для плит, скорлуп, сегментов) и предел прочности при растяжении (для матов, войлока и т.п.) нужны для того, чтобы определить, достаточна ли прочность для сохранности материала при транспортировании, складировании, монтаже. 
 
Температуростойкость - это температура, выше которой материал изменяет свою структуру, теряет механическую прочность и разрушается, а органические материалы могут загораться. 
 
Теплоемкость - это количество теплоты, аккумулированное теплоизоляцией, измеряется в кДж/(кг°С). Важная характеристика в условиях частых теплосмен. 
 
Морозостойкость - способность выдерживать многоразовое изменение температур от стадии замораживания до стадии оттаивания попеременно, без видимых признаков нарушения структуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Неорганические  теплоизоляционные материалы.

К неорганическим теплоизоляционным материалам можно отнести такие материалы как: минеральная вата, стекловата, минеральные теплоизоляционные плиты, пеностекло, алюминиевая фольга (альфоль)

и многие другие материалы. Такие теплоизоляционные материалы изготавливают путем переработки силикатных или базальтовых и прочих расплавов. Неорганическая теплоизоляция практически не горюча, она имеет низкую теплопроводность и долгий срок службы. Однако есть у такой теплоизоляции и недостатки. Например, неорганическая теплоизоляция очень хорошо впитывает воду. Поэтому ее необходимо применять в сочетании с гидра и пара изоляционными материалами. Так же некоторые, неорганические теплоизоляционные материалы подержанны усадки, что конечно же нежелательно. Каждый из материалов я рассмотрю поподробнее.

 

Минеральная вата

Это теплоизоляционный волокнистый  материал, который получают из силикатных расплавов. В её производстве используют горные породы (диориты, мергели, известняки и другие), отходы строй материалов (силикатный кирпич и глиняный бой), отходы металлургической промышленности (топливные и доменные шлаки). Производство данного утеплителя состоит из двух технологических процессов: первый процесс – получение силикатного расплава, второй процесс – превращение расплава в очень тонкие волокна. Образовывается силикатный расплав в вагранках плавильных шахтных печей, в которые кладут топливо (кокс) и минеральное сырьё.

Расплав превращается в минеральное  волокно при помощи двух способов: центробежный и дутьевой. Дутьевой способ – когда на струю жидкого  расплава воздействует струя сжатого  газа или водяного пара. Центробежный способ – применение центробежной силы на струю расплава, в следствии чего получаются минеральные тончайшие волокна в длину от 2 до 40 миллиметров, в толщину от 2 до 7 мам. Образовавшиеся волокна осаждаются в камере на ленту транспортёра, которая двигается.

Минеральная вата в зависимости  от плотности подразделяется на марки 75, 100, 125, 150. Она отличается невысокой  теплопроводностью 0,04 - 0,05 Вт (м.°С), огнестойкостью, не подвержена гниению, малогигроскопичная. Минеральная вата очень хрупкая, и в процессе её укладки появляется много пыли, именно поэтому её гранулируют, то есть, вату превращают в небольшие рыхлые гранулы, которые применяют как теплоизоляционную засыпку для пустотелых перекрытий и стен. Минеральная вата – это своего рода полуфабрикат, из которого делают различные минераловатные теплоизоляционные изделия: плиты жёсткие и полужёсткие, маты, войлок и другие.

Минеральная вата занимает одно из первых мест среди теплоизоляции, связано  это с доступностью сырья для  ее производства, несложной технологией  получения, и как следствие - доступной  ценой.

Стоит отметить следующие достоинства и недостатки минеральной ваты:

Достоинства:

• Не горит
• Мало гигроскопична (при попадании влаги тут же ее отдает, главное - обеспечить вентиляцию)
• Гасит шум
• Морозостойкая
• Стабильность физических и химических характеристик
• Длительный срок эксплуатации

Недостатки:

• При попадании влаги теряет теплоизолирующие свойства.
• Требует пароизоляционной и гидроизоляционной пленки при монтаже.
• Уступает по прочности (например, пеностеклу)

  Так же в таблице можно посмотреть перечень изделий из минеральной ваты и их характеристики:

 

Табл.1

Стекловата

Стекловата производится из волокна, полученного из того же сырья, что и стекло (кварцевый песок, известь, сода). Стеклянная вата – это материал, который состоит из стеклянных беспорядочно расположенных волокон, добытых из расплавленного сырья. Производство стекловаты, также изделий из неё состоит из двух технологических процессов. Первый процесс – в ванных печах осуществляется варка стекломассы при температуре 1300 – 1400 градусов. Второй процесс – изготавливается стекловолокно, после формируются изделия.

Из расплавленной массы  стекловолокно можно получить при  помощи двух способов: дутьевым или  вытягиванием.

Стекловолокно вытягивают несколькими  способами: штабиковым и фильерным. Штабиковый способ – это когда  стеклянные палочки в процессе плавления  вытягивают в стекловолокно, которое  наматывается на специальные крутящиеся барабаны. Фильерный способ – из расплавленной стекломассы через  маленькие отверстия – фильтры  вытягивают волокна и наматывают их на крутящиеся барабаны. Дутьевый способ – это когда расплавленную  стекломассу подвергают распылению струёй пара или сжатого воздуха.