Теплоизоляционные материалы. Выбор теплоизоляционных материалов
Содержание:
Основные сведения
Теплоизоляционные материалы – это строительные материалы и изделия, которые обладают малой теплопроводностью, предназначены для:
- Тепловой защиты зданий
- Для технической изоляции ( для изоляции различных инженерных систем, например труб)
- Защита от нагревания ( теплоизоляция холодильных камер)
Как выбрать теплоизоляционный материал, который Вам нужен? Для этого надо понимать как работает теплоизоляция, а для этого немного погрузимся в науку.
Существуют три вида теплопередачи:
Теплопроводность, конвекция и излучение
Теплопроводность – это перенос тепла за счет движения молекул. Теплоизоляционные материалы замедляют движение молекул. Но остановить это движение совсем невозможно. Наилучший коэффициент теплопроводности –это теплопроводность сухого воздуха (неподвижного) составляет 0,023 Вт/(м*С), другими словами молекулы медленнее всего движутся в сухом воздухе. Поэтому, при производстве строительных материалов используют основной принцип – удержание воздуха в порах или ячейках материала. И следовательно, чем ниже коэффициент теплопроводности – тем лучше теплоизоляция.
Вот так выглядят при увеличении:
1) Пенопласт 2) Базальтовая вата 3) Пеностекло
Как видно на фотографиях, сам материал (стенки ячеек или волокна) занимает минимум места, главная их задача «задержать» воздух.
Материалы, имеющие очень низкий коэффициент теплопроводности, называют теплоизоляторами. Если теплоизоляция применяется для удержания тепла внутри изолируемого объекта, такие материалы могут называться утеплителями. Но сейчас уже никто не разграничивает эти два понятия. Теплоизоляцию называют утеплителем и наоборот.
И также существует отражающая теплоизоляция, которая сохраняет тепло за счёт отражения инфракрасного “теплового” излучения. О ней расскажу отдельно, после обзора основных материалов.
Основные характеристики теплоизоляционных материалов
Основной характеристикой является теплопроводность.
Коэффициент теплопроводности λ – характеризует теплопроводность материала, он равен количеству теплоты, проходящей через материал толщиной 1 м и площадью 1 кв.м за час при разности температур на двух противоположных поверхностях в 10C. 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) и 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).
Она 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.
Кроме этого, важны и другие характеристики :
Плотность – отношение массы материала к занимаемому ним объему, кг/м3 .
Паропроницаемость – величина, численно равная количеству водяного пара в миллиграмах, 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 находиться в воде, к массе сухого материала.
Значительно снизить водопоглощение минеральной ваты помогает гидрофобизация ( вводят специальные добавки, отталкивающие влагу)
Биостойкость – способность материала противостоять действию 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. Подробнее об этом в документе ПОЖЕЖНА БЕЗПЕКА ОБ’ЄКТІВ БУДІВНИЦТВА ДБН В.1.1.7–2002
Показатели пожарной безопасности – горючесть (Г), воспламеняемость (В), распространение пламени на 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, 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.
Виды теплоизоляционных материалов
Неорганические материалы и изделия
Волокнистые теплоизоляционные материалы
Минеральная вата
Любой волокнистый утеплитель, получаемый из минерального сырья ( мергелей, доломитов, базальтов и др.) Минеральная вата высокопористая (до 95% объема занимают воздушные пустоты), поэтому у нее высокие теплоизоляционные свойства. Вот эту схемка поможет Вам разобраться в названиях материалов:
Волокно, которое получают из расплава, скрепляется в изделие с помощью связующего, (чаще всего это фенолформальдегидная смола). Есть изделия, которые называются прошивные маты – в них материал зашивается в стеклоткань и прошивается нитками. Перечень изделий и их характеристики указаны в таблице:
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. О ее теплопроводности сказано выше, отмечу следующие ее 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)
Наиболее популярная теплоизоляция : маты и плиты из базальтовой ваты
- Высокие теплоизолирующие свойства
- Выдерживает высокие температуры, не теряя теплоизолирующие свойства
За основу брались средние цены на вату европейского производства
Стекловата
Производят ее из волокна, которое получают из того же сырья, что и стекло (кварцевый песок, известь, сода).
Выпускают в виде рулонных материалов, плит и скорлуп (для трубной изоляции).
В целом ее достоинства такие же (см. минеральная вата). Она прочнее базальтовой ваты, лучше гасит шум.
Недостаток температуростойкость стекловаты 450°С, ниже, чем у базальтовой (речь идет о самой вате, без связующего). Эта характеристика важна для технической изоляции.
За основу брались средние цены на стекловату европейского производства.
Пеностекло
(ячеистое стекло)
Производят его путем спекания стеклянного порошка с газообразователями ( например известняком). Пористость материала 80-95 %. Это обуславливает высокие теплоизоляционные свойства пеностекла.
Пеностекло очень прочный материал. Также его плюсы: водостойкость, несгораемость, морозостойкость, легкость при механической обработке, в него даже можно вбивать гвозди. Срок его службы практически неограничен. Его «не любят» грызуны. Оно биологически стойкое и химически нейтральное.
Паронепроницаемость пеностекла – так как оно не «дышит» , это нужно учитывать, при обустройстве вентиляции. Также его «минус» это цена, оно дорогое. Поэтому оно и применяется в основном на промышленных объектах для плоских кровель (там где нужна прочность, и где оправдываются денежные затраты на такую теплоизоляцию)
Выпускают в виде блоков и плит.
Кроме перечисленных материалов, есть еще целый ряд материалов, которые также относят к данной группе материалов неорганических теплоизоляционных материалов. Это:
Теплоизоляционные бетоны бывают :
Газонаполненные (пенобетон, ячеистый бетон, газобетон)
На основе легких заполнителей (керамзитобетон, перлитобетон, полистиролбетон и т.п.).
Засыпная теплоизоляция (керамзит, перлит, вермикулит ) отличается высоким водопоглощением, неустойчива к вибрации, может дать усадку со временем, что приводит к образованию пустот, требует высоких затрат при монтаже. У нее есть и плюсы, например: керамзит обладает высоким уровнем морозоустойчивости и прочности.
Теплоизоляционные материалы и изделия из различного растительного сырья
Целлюлозная вата
Целлюлозная вата– это древесноволокнистый материал, мелкозернистой структуры (например, Эковата). Состоит на 80% из древесного волокна и на 12% антипирена (борной кислоты) и на 7 % из антисептика (буры). Методы укладки материала: мокрый и сухой. При мокром способе вату выдувают, что требует спец. установки. Выдувают ее во влажном состоянии . В ее волокнах находится вещество пектин, который обладает клейкостью при увлажнении. За счет этого вата и образует покрытие.
Сухой способ: можно использовать установку или просто ручная укладка. Просто засыпается вата и трамбуется до необходимой плотности.
Преимущества:
- Низкая цена
- Монолитность (сплошной) теплоизоляционного слоя, и как следствие нет «мостиков холода»
- Безопасна при производстве и монтаже
- Хорошая теплоизолирующая способность
- Наносится методом «напыления» это позволяет заизолировать самые углубления и зазоры, возможно утеплять неровные поверхности
- Практически не нуждается в пароизоляции (она впитывает влагу и отдает, без ухудшения теплоизолирующих свойств, и влага не попадает на другие части конструкций)
Недостатки:
- Все-таки это материал в основном из древисины, горючий материал
- Более трудоемкая в укладке
- Низкая прочность на сжатие (не подходит для «плавающих» полов)
Древесноволокнистые(ДВП) и древесностружечные плиты(ДСП)
При их производстве в основном используют древесные отходы, которые пропитывают синтетическими смолами или маслами, после чего их термически обрабатывают.
Существуют следующие виды ДВП: твердые, полутвердые, сверхтвердые, изоляционные, изоляционно-отделочные и мягкие.
Мягкие и используют как теплоизоляцию. Применяют для облицовки каркасных перегородок, стен и потолков зданий, как подкладочный материал под паркет. Они применяется для временных сооружений.
Плотность – 250 кг/м3
Предел прочности при изгибе МПа – не менее 1,2
Водопоглощение за 2 часа, % – не более 30
Теплопроводность – Вт/м°C – не более 0,07
Древесностружечные плиты(ДСП)
Плотность – 250 кг/м3
Предел прочности при изгибе МПа – не менее 5
Водопоглощение за 2 часа, % – не более 80
Теплопроводность – Вт/м°C – не более 0,058
Достоинства : применение плит ускоряет и удешевляет строительство. Дешевые.
Недостатки: Их нужно защищать от увлажнения и грызунов, насекомых, микроорганизмов. Горят.
Пробковая теплоизоляция
Производят из коры пробкового дуба. Отличительные черты – материал экологичный, легкий, прочный на сжатие и изгиб, не поддается усадке и гниению. Материал легко режется (удобно работать с ним). Пробка химически инертна и долговечна (до 50 лет и более). Существуют:
Черный (чистый) агломерат (агломерат – спекшиеся гранулы) – производится из пробковых гранул, скрепленных между собой суберином (натуральной смолой, также входящей в состав пробки) . При производстве агломерата не применяют синтетических веществ и материалов
Белый агломерат агломерат производится из измельченной пробковой коры, которую прессуют при высокой температуре. В качестве связующего вещества здесь может выступать органический клей, смолы или желатин.
Материалы из пробки не горят, а только тлеют (при наличии источника открытого огня). Поэтому их обрабатывают составами, чтобы они были негорючими. При тлении пробка не выделяет вредных веществ.
В качестве теплоизоляции в основном применяют плиты толщиной 25 – 50 мм. Температура применения не выше 120°С.
Полимерная теплоизоляция
Пенопласт
Так называют не один материал, а целое семейство теплоизоляции. Кратко хочу сказать, что они бывают жесткими, полужесткими и эластичными , также деляться они на:
Термопластичные, размягчающиеся при повторных нагреваниях:
- пенополистиролы (ПС)
- пенополивинилхлориды (ПВХ)
Термонепластичные, отвердевающие при первом цикле нагревания и не размягчающиеся при повторных нагреваниях :
- пенополиуретаны (ПУ)
- материалы на основе фенольно-формальдегидных (ФФ)
- эпоксидных (Э) и кремнийорганических (К) смол
Самые распространенные
Полистирольные пенопласты
Существует два метода производства – беспрессовый и прессовый. Внешне практически ничем не отличаются. Структура материала – это маленькие, скрепленные между собой шарики. Материал, произведенный прессовым способом более распространен. Обозначается он как ПС. Беспрессовый обозначается как ПСБ.
Достоинства:
- Прочный
- Высокие теплоизолирующие свойства
- Низкое водопоглощение
- Недорогой
- Удобен в работе
- Практически не имеет нижней тепературной границы применения (поэтому подходит для холодильников)
Недостатки:
- Все таки влага проникает в материал , при замораживании, вода разрушает его структуру
- Горючий
- Подвержены деструкции от солнца (Желтеют и распадаются)
- Не «дышит»
Пенополиуретан
получают при реакции двух жидких компонентов (изоционата и полиола), – в результате которой образуются микрокапсулы, заполненные воздухом.
Если ингредиенты (изоционат и полиол) смешиваются воздухом, то образуется мелкодисперсная аэрозоль, которая наносится на поверхность. Этот процесс называется напыление пенополиуретана.
Достоинства:
- Возможность утеплять неровные поверхности
- Нет стыков (сплошная изоляция)
- Экономит время монтажа
- Широкий диапазоне температур применения (от -250°С до +180°С).
- Материал биологически нейтрален, устойчив к микроорганизмам, плесени, гниению.
- Высокоэластичный материал
Недостатки:
- Горючий, при горении выделяет токсичные вещества
- Требует специальной установки для задувки
- Не «дышит»
Экструдированный пенополистирол
Свое название получил из за метода, которым его производят (экструзия) Имеет прочную, цельную микроструктуру, представляющую собой закрытые ячейки, заполненных газом (воздухом). Ячейки непроницаемы, потому что, в отличие от пенопласта, не имеют микропор, следовательно, проникновение газа и воды из одной ячейки в другую невозможно.
Достоинства:
- Прочнее пенопласта
- Самый низкий показатель водопоглощения
- Долговечность, не разрушается под действием солнца, атмосферных осадков
- Низкая теплопроводность
- Инертность (не вступает в реакцию с большинством веществ)
- Нетоксичный
Недостатки:
- Горючий
- Не «дышит»
Вспененный каучук
Техническая изоляция на основе каучука (эластомера), проще резины. Производят в виде трубок и листов.
Вспененный полиэтилен
Техническая изоляция на основе полиэтилена. Производят также в виде трубок и листов.
Также как техническая изолчяция применяется базальтовая вата.
Анализ основных особенностей
Отражающая теплоизоляция
Изготавливается из вспененного полиэтилена и алюминиевой фольги.
Применяется для:
- жилых , промышленных зданий;
- бань и сауны;
- холодильных камер
- изоляция технологического оборудования в промышленности
- изоляция трубопроводов системы отопления, водоснабжения, вентиляции и кондиционирования.
- для транспорта (автомобили, и др)
- дополнение к основному утеплению.
Технические характеристики отражающей изоляции
| Отражающий эффект излучающей энергии, % |
до 97 |
| Рабочая температура, ºС | -60..+100 |
| Сопротивление теплопередаче, м2·ºС/Вт | 1,2 |
| Водопоглащение, % | 0,6 – 3,5 |
| Удельная теплоемкость, кДж/кг·ºС | 1,95 – 2 |
| Массовое отношение влаги в материале, % | 2 |
|
Динамический модуль упругости (под нагрузкой 2-5 кПа), МПа |
0,26 – 0,77 |
| Относительное сжатие (под нагрузкой 2-5 кПа) | 0,09 – 0,2 |
| Коэффициент теплопроводности, Вт/м2·ºС | 0,037-0,039 |
| Звукопоглащение, дБ(А) | 32 |
| Предел прочности при сжатии, МПа | 0,035 |
| Удельный вес, кг/м3 | 44±10 |
|
Коэффициент паропроницаемости, мг/мчПа |
0,0011 |
|
Коэффициент теплоусвоения (при периоде 24ч) Вт/м·ºС |
0,44 – 0,48 |
Достоинства:
- Отличные теплоизоляционные свойства, за счет отражения лучистой энергии повышает тепловое сопротивление конструкции, без увеличения ее объёма.
- Отличная пароизоляция
- Снижение структурного шума
- Стойкость к корозии, воздействию УФ-излучения, масло- бензо- стоек, не подвержен гниению.
- Долговечность материала до 100 лет при сохранении своих свойств.
- Удобство монтажа
Недостатки:
- Работает только при наличии воздушной прослойки, важен правильный монтаж
- Лучше теплоизолирует в жаркую погоду, чем в холодную (поэтому широко распространена в жарких странах)
- Не всегда есть нужная толщина изоляции, складывать толщину из 2х слоев экономически не эффективно, выгоднее скомбинировать с ватой
Подведу итоги:
В этой статья я перечислила самые популярные материалы на сегодняшний день. Есть много материалов, которые уже устарели. Постоянно появляются новые технологии и материалы. Как видно, выбор их большой, и это не случайно. Нет плохих или хороших материалов. Каждый материал хорош по своему, и выбор его зависит от:
- доступности материала
- условий, при которых будет осуществляться монтаж
- цены (сколько Вы готовы потратить на утепление)
- скорости монтажа (насколько Вам срочно нужно сделать работы),
- есть ли у Вас бригада, которая может произвести качественно работы
- и т.п.
По материалам: Builder Club
stroytrest8.by
Теплоизоляционные материалы и изделия – характеристики и типы
Развитие технологий теплоизоляционных материалов спровоцировало просто колоссальный рывок на строительном рынке. Те подходы к созданию энергоэффективности зданий, которые раньше требовали значительных затрат или были вообще слабо выполнимы, сейчас решаются без труда, если не сказать, что до обидного просто. Новые материалы не только экологически безопасны и достаточно разнообразны, они на корню меняют многие принципы строительных технологий. Так, недавно появилась возможность реализовывать различные панорамные оконные проекты даже в северных регионах страны, изменилась концепция теплообогревательных приборов и обустройства отопления в принципе. Становятся жилыми ранее не жилые помещения – подвалы и чердаки.
Теплоизоляционными называются строительные материалы, применяемые для тепловой изоляции зданий и сооружений, а также для теплоизоляции труб, ограждающих сооружений и технологического оборудования. У этих материалов ярко выражена низкая теплопроводность: в частности, при температуре в 25 °С их коэффициент теплопроводности будет не более 0,175 Вт/(м°С) и плотность не более 500 кг/м³.
Главной технической характеристикой теплоизоляционных материалов сегодня считается, конечно же, теплопроводность. Она представляет собой способность материала к передаче тепла и для того, чтобы количественно определить этот показатель, применяется специальный коэффициент теплопроводности. Он равняется количеству тепла, проходящему в течении 60 минут через образец материала толщиной в один метр и площадью 1 м², при этом разница температур у противоположных сторон будет составлять 1 °С. Теплопроводность принято выражать в Вт/(мК) или Вт/(м°C). Хотя факторов, влияющих на этот процесс, более чем достаточно: место и густота расположения пор материала, его влажность и температура.
Но не только в теплопроводности дело. Как и любой другой строительный материал, изоляция должна отвечать определенным требованиям в плане морозостойкости и паропроницемости, выдерживать механическое воздействие на сжатие и растяжение, иметь определенные огнестойкие качества.
Классификация теплоизоляционных материалов
Знаешь классификацию – знаешь материал. Систематизация проводится по основным признакам:
- Тип сырья: неорганические (асбестовые и керамические материалы, ячеистые бетоны и минеральные и стекловаты), органические (пенопласт, поропласт, ДВП, торфяные плиты), комбинированные материалы из органики с неорганическими исходными материалами.
- Структура сырья: ячеистые (полимеры, бетоны, газокерамика, пенокерамика) волокнистые (ваты стеклянная и минеральная, шерсть), сыпучие (они же зернистые) материалы (гравий из керамики или шлака, пески пемзовый или шлаковый).
- Форма материала: фасонные (сегменты, цилиндры и полуцилиндры), рыхлые (опять же, ваты и перлит, например), плоские (войлок, маты, плиты и т. д.), шнуровые (разнообразные органические и неорганические волокна типа асбестового, минерального или стеклянного волокна).
- Горючеустойчивость, сопротивление возгораемости: несгораемые (керамзит, бетон), трудносгораемые (ксиолит), сгораемые (торфоплиты, камышит, пластмассы).
- Наличие связующего вещества: либо содержат связующее вещество, как, например, ячеистые бетоны или фибролит, или не содержат (стекловаты и минеральные волокна).
Строительные и теплофизические особенности
Для маркировки теплоизоляционных материалов используют характеристику плотности материала, соответственно, и показателем качества будет марка плотности: D15, D35, D50, D100… – … D500, D600.
Пористые теплоизоляционные материалы
Наиболее популярными в строительстве стали именно пористые изоляционные материалы, пусть и считается, что большое количество пор приводит к ухудшению теплоизоляционных свойств. Такие выводы сделаны на основании того, что воздух имеет малую тепловодность (0,023 Вт/м°С). Суть же состоит в том, что не столько объем пор играет роль, сколько их форма, размеры, а также характер их месторасположения. В крупных порах интенсивность перемещения теплого и холодного воздуха высокая, но в мелких воздух практически не перемещается, что позволяет сохранить минимальную теплопроводность. При производстве таких материалов все технологические возможности направлены на выпуск материалов с минимально маленькими и равномерно расположенными порами.
Поры объясняют не только свойства теплоизоляции, они имеют прямое влияние на звукоизоляционные характеристики. Если поры будут замкнутыми, материал можно назвать теплоизоляционным, сквозные поры относят его напрямую к звукоизоляционным материалам. В итоге окончательное качество материала будет зависеть от его финальной обработки на производстве.
Волокнистые теплоизоляционные материалы
С волокнами не так все просто, как с порами. Волокнистую структуру имеют материалы на минеральной или органической основе. Минеральные и стеклянные ваты сложны в производстве, их волокна получаются в процессе расплавления неорганического сырья. Расплав распыляют, вытягивая через фильтры в волокна. Органическое производство волокон в разы тяжелей. Древесину или любые другие органические волокна расщепляют на волокна, как можно меньшие по диаметру, энергопотребление при этом, конечно же, просто огромное.
Волокнистые материалы осуществляют перенос тепла от одного волокна к другому, то есть выполняют конвекционную передачу тепла от объекта к объекту прямым контактом и конвективным способом, переносом тепла через воздух между волокнами. Исходя из этого, делаем вывод, что чем меньше диаметр волокна, тем меньше воздуха между ними, следовательно, и теплоперенос в этом случае затрудняется. Трудности вызваны тем, что на передачу тепла тратится тепловая энергия, и чем тоньше волокно, тем таких контактов больше, потери тепла становятся все более значительными. Воздух в такой структуре волокон тоже выглядит в виде полосок неправильной формы, это тоже затрудняет теплообмен, на этот раз за счет конвективного теплопереноса.
Еще раз повторимся, что лучшей является максимально тонковолоконная структура. Более конкретно можно сказать, что для минеральных волокон толщина одного волокна составляет 5-8 мк, здесь нужно понимать, что еще более тонкие волокна станут ломкими. У волокон органического происхождения толщина зависит напрямую от типа исходного материала и, зачастую, может быть тоньше, чем у минеральных волокон. Есть зависимость теплопроводности от направления волокон. Так, теплопроводность древесных плит вдоль примерно в два раза выше, чем та же характеристика, у того же материала поперек.
Вода в порах может полностью исказить теплопроводность любого материала, особенно замерзшая, так как теплопроводность воды составляет 0,58 Вт/м°С это где-то в 25 раз выше, чем у воздуха, а у льда вообще в 100 раз выше с показателем 2,32 Вт/м°С.
Свойства теплоизоляционных материалов
Границы температурных пределов применения материала называют температуростойкостью. Пересечение температурной границы материала приводит изменению механической прочности и разрушению. Органические материалы при превышении плюсовой границы температурного предела и вовсе загораются. В сопроводительной документации к материалу обычно указывают пределы с некоторым запасом в целях предосторожности.
Способность накапливать, аккумулировать тепловую энергию называют теплоемкостью, и принципиальное значение этот показатель несет только в условиях частых смен температурных режимов (теплосмен). У органических и неорганических материалов теплоемкость разнится. Так, у неорганических материалов она колеблется 0,67 до 1 кДж/кг°С. Если материал увлажнят, его теплоемкость возрастет, так как для воды при 4 °С она составляет 4,2 кдж/кг°С.
Способность материала воспламеняться и гореть характеризируется таким качеством, как огнестойкость. Речь идет только о взаимодействии с открытым пламенем. Материалы, которые подвержены горению под воздействием температуры в 800-850 °С в течении 20 минут необходимо предварительно обрабатывать, прежде чем допускать их к монтажным работам.
Физико-механические параметры
Проще всего с определением плотности, которая представляет собой соотношение массы сухой части материала к объему. Для волокнистых материалов это отношение верно при определенной нагрузке на них.
Немного сложнее с понятием прочности. Прочность определяют при деформации на 10%. Так как теплоизоляционные материалы имеют либо пористую, либо волокнистую структуру, прочность будет разной в каждом случае. Для ячеистых материалов этот показатель не очень большой – где-то 2-2,5 МПа. Те материалы, у которых этот показатель достигает значения 0,5 МПа и выше, называются теплоизоляционно-конструктивными. Их можно применять в ремонте офисов как несущие ограждающие конструкции. Но деформация бывает разной, и для многих материалов основным показателем будет не деформация при сжатии, а деформация на изгиб. Предел прочности на изгиб важен, прежде всего, для плит, скорлуп и сегментов, для матов, войлоков, асбестового картона. Как минимум, прочность должна быть достаточной для транспортировки и монтажа.
Более понятно выглядит способность материала изменять свою толщину под давлением. Эта характеристика называется сжимаемостью. На материал воздействует нагрузка с удельным давлением в 0,002 МПа, после чего материалы можно классифицировать на три группы: мягкие («М», деформация на 30%), полужесткие («ПЖ» деформация от 6-30%) и жесткие («Ж» деформация не более 6%).
Важным свойством является способность к водопоглощению, ведь влага отрицательно влияет не только на теплоизоляционные свойства, но и на прочность и долговечность материала. Большинство теплоизоляционных материалов, склонных к водопоглощению, больше чем на 1% своей массы обрабатывают гидрофобными материалами и добавками, это по большей части решает указанную проблему, в особенности при грамотном монтаже изоляции.
Если мы «воюем» с гидроизоляцией, то в ответ получаем проблемы с газо- и паропроницаемостью. Теплоизоляция жилых помещений не должна препятствовать воздухообмену. Поэтому производителям приходится искать компромисс между гидроустойчивостью и газопроницаемостью. Особенно успешно и результативно это получается в материалах, в которых скомбинировано органическое и неорганическое сырье.
Теплоизоляция – практически последний барьер между жилым зданием и внешней средой, последняя весьма существенно влияет не только температурными перепадами, но и биологическим воздействием. Поры теплоизоляции представляют собой удобное «гнездо» для развития различных микроорганизмов и простейших растений. В случае с теплоизоляцией органического происхождения это не только «гнездо», но и «кормушка». Целлюлоза, крахмал, клей – все это любимые блюда для анаэробных бактерий, мхов и лишайников. Используя теплоизоляцию как грунт, они разрушают ее изнутри. Химическая и биологическая стойкость материалов достигается применением антисептиков. В подавляющем большинстве антисептики весьма токсичны для человека, особенно при нагревании солнечными лучами. Различная концентрация антисептиков в материале породила определенное деление изоляции для внутреннего и наружного применения, на это стоит обратить пристальное внимание при покупке.
Не менее разрушительное действие оказывает попеременное оттаивание и замерзание материала. Но с таким условием, что вода попала внутрь через механические повреждения (трещины, свищи). Именно деятельность флоры и микроорганизмов дают воде такой шанс. Каким бы прочным и качественным не был материал, за ним нужен периодический уход, профилактика и осмотр, но это уже тема для другого обзора.
25.02.2014www.stroytechservis.ru
Природные теплоизоляционные материалы | Все о ламинате
Кроме того, что на сегодняшний день в мире существует множество искусственных строительных материалов, которые создаются благодаря новейшим технологиям и разработкам ученых, на рынке также можно найти и строительные материалы, созданные из природных материалов. Говоря о теплоизоляционных материалах, среди тех, что были изготовлены из натуральных веществ, можно выделить такие как камышит, эковату, льняные волокна. Вкратце расскажем о каждом из этих материалов.
Камышит – это плиты из спрессованных стеблей однолетнего камыша или тростника диаметром около 10 мм, которые были вырублены в осенне-зимний период и скреплены между собой металлическими проволоками. Заготовка камышита происходит в осенне-зимний период, так как после зимы тростниковые теряют свою гибкость. При заготовке стебли разрезаются по длине, укладываются в плиты и таким образом прессуются. Затем они прошиваются стальной оцинкованной проволокой, диаметр которой достигает 2 мм. Недостатком данного теплоизоляционного материала является то, что камышит может быть подвержен гниения и поражению грызунами. Во избежание данных свойств, камышит при изготовлении пропитывают специальными составами. При этом важно помнить, что такая обработка стеблей камыша или тростника значительно снижает их воздухопроницаемость.
Эковата представляет собой легкий теплоизоляционный материал, состоящий из тончайших волокон целлюлозы на 81% , 12% составляют нелетучие антипирены и 7% – антисептики. Метод монтажа эковаты представляет собой напыление материала специальным оборудованием на необходимую поверхность. Напыление происходит сухим или влажным методом. При этом создается бесшовное покрытие, исключающее места утечки тепла. Кстати, благодаря тщательному покрытию поверхности эковатой, она создает дополнительную звукоизоляцию. Данный материал отлично утепляет и предотвращает появление плесени, грибков, защищает дом от грызунов и различных насекомых. Эковата препятствует появлению конденсата и влаги. Специалисты рекомендуют применять эковату для утепления помещений с повышенной влажностью.
Льняной войлок или ленточная пакля – теплоизоляционные материалы, которые изготавливаются из волокон однолетнего травянистого растения льна. Лен имеет уникальные свойства, которые стали использовать для утепления помещений совсем недавно. Из волокон льна изготавливают войлок – нетканое полотно, которое производят на специальном оборудовании путем пробивания волокон льна иглами с зазубринами, которые скрепляют его собственными волокнами. Ленточная пакля представляет собой ленту шириной около 15 см. При этом перед образованием льняного волокна в ленту, оно проходит черед дополнительную очистку. Среди достоинств льняных волокон можно выделить то, что оно имеет свойство «дышать», не образует зарядов статического электричества, препятствует образованию грибка и не подвергается повреждению насекомыми.
www.climatechange.ru
Теплоизоляционные материалы
.
Виды и свойства теплоизоляционных материалов.
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 биостойк ими 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.
Органические теплоизоляционные материалы.
Органические теплоизоляционные материалы в зависимости от природы исходного сырья можно условно разделить на два вида: материалы на основе природного органического сырья (древесина, отходы деревообработки, торф, однолетние растения, шерсть животных и т. д.), материалы на основе синтетических смол, так называемые теплоизоляционные пластмассы.
Теплоизоляционные материалы из органического сырья могут быть жесткими и гибкими. К жестким относят древесносткужечные, древесноволокнистые, фибролитовые, арболитовые, камышитовые и торфяные, к гибким – строительный войлок и гофрированный картон. Эти теплоизоляционные материалы отличаются низкой водо – и биостойкостью.
Древесноволокнистые теплоизоляционные плиты получают из отходов древесины, а также из различных сельскохозяйственных отходов (солома, камыш, костра, стебли кукурузы и др.). Процесс изготовления плит состоит из следующих основных операций: дробление и размол древесного сырья, пропитка волокнистой массы связующим, формование, сушка и обрезка плит.
Древесноволокнистые плиты выпускают длиной 1200-2700, шириной 1200-1700 и толщиной 8-25 мм. По плотности их делят на изоляционные (150-250 кг/м3) и изоляционно-отделочные (250-350 кг/м3). Теплопроводность изоляционных плит 0,047-0,07, а изоля-ционно-отделочных-0,07-0,08 Вт/(м-°С). Предел прочности плит при изгибе составляет 0,4-2 МПа. Древесноволокнистые плиты обладают высокими звукоизоляционными свойствами.
Изоляционные и изоляционно – отделочные плиты применяют для тепло- и звукоизоляции стен, потолков, полов, перегородок и перекрытий зданий, акустической изоляции концертных залов и театров (подвесные потолки и облицовка стен).
Арболит изготовляют из смеси цемента, органических заполнителей, химических добавок и воды. В качестве органических заполнителей используют дробленые отходы древесных пород, сечку камыша, костру конопли или льна и т. п. Технология изготовления изделий из арболита проста и включает операции по подготовке органических заполнителей, например дробление отходов древесных пород, смешивание заполнителя с цементным раствором, укладку полученной смеси в формы и ее уплотнение, отвердение отформованных изделий.
Теплоизоляционные материалы из пластмасс . В последние годы создана довольно большая группа новых теплоизоляционных материалов из пластмасс. Сырьём для их изготовления служат термопластичные (полистирольные;
поливинилхлоридные, полиуретановые)
и термореактивные (мочевино – формальдегидные) смолы, газообразующие и вспенивающие вещества, наполнители, пластификачоры, красители и др. В строительстве наибольшее распространение в качестве тепло- и звукоизоляционных материалов получили пластмассы пористо-ячеистой структуры. Образование в пластмассах ячеек или полостей, заполненных газами или воздухом, вызвано химическими, физическими или механическими процессами или их сочетанием.
В зависимости от структуры теплоизоляционные пластмассы могут быть разделены на две группы: пенопласты и поропласты. Пенопластами называют ячеистые пластмассы с малой плотностью и наличием несообщающихся между собой полостей или ячеек, заполненных газами или воздухом. Поропласты- пористые пластмассы, структура которых характеризуется сообщающимися между собой полостями. Наибольший интерес для современного индустриального строительства представляют пенополистпрол, пенополивинилхлорид, пенополиуретан и мипора . Пенополистирол – материал в виде белой твердой пены с равномерной замкнутопористой структурой . Пенополистирол выпускают марки ПСБС в виде плит размером 1000х500х100 мм и плотностью 25-40 кг/м3. Этот материал имеет теплопроводность 0,05 Вт/(м-°С), максимальная температура его применения 70 °С. Плиты из пенополистирола применяют для утепления стыков крупнопанельных зданий, изоляции промышленных холодильников, а также в качестве звукоизолирующих прокладок.
Сотопласты – теплоизоляционные материалы с ячейками, напоминающими форму пчелиных сот. Стенки ячеек могут быть выполнены из различных листовых материалов ( крафт – бумаги, хлопчатобумажной ткани, стекло – ткани и др.), пропитанных синтетическими полимерами. Сотопласты изготовляют в виде плит длиной 1-1,5м, шириной 550 – 650 и толщиной 300 – 350 мм. Их плотность
30-100 кг/м3, теплопроводность 0,046-0,058 Вт/(м-°С). прочность при сжатии 0,3-4 МПа. Применяют сотопласты как заполнитель трехслойных панелей. Теплоизоляционные свойства сотопастов повышаются в результата заполнения сот крошкой мипоры.
Неорганические теплоизоляционные материалы .
К неорганическим теплоизоляционным материалам относят минеральную вату, стеклянное волокно, пенс стекло, вспученные перлит и вермикулит, асбестосодер жащие теплоизоляционные изделия, ячеистые бетоны , идр.
Минеральная вата и изделия из нее . Минеральная вата волокнистый теплоизоляционный материал, получаемый из силикатных расплавов. Сырьем для ее производства служат горные породы (известняки, мергели, диориты и др.), отходы металлургической промышленности (доменные и топливные шлаки) и промышленности строительных материалов (бой глиняного и силикатного ки
mirznanii.com