Цель работ по утеплению строения — сохранение тепла зимой, сбережение энергоресурсов и снижение себестоимости обогрева жилища. Годы практики показали, что наиболее действенный способ утеплить частный дом, это обшить его снаружи одним из утеплителей. Вопрос стоит в том, какой из них выбрать, потому что на строительном рынке предлагается большой ассортимент новых материалов.
Показатели таблицы
Не ошибиться в выборе теплоизоляционного материала поможет приведенная ниже таблица. В ней указан не только коэффициент теплопроводности, но и степень паропроницаемости, играющей немаловажную роль в применении утеплителя в наружных работах.
|
Материал |
Плотность |
Паропроницаемость |
Теплопроводность |
|
Пенополистирол |
150кг/м 3 |
0,05 |
0,05 |
|
Пенополистирол |
100кг/м 3 |
0,05 |
0,041 |
|
Минвата |
200кг/м 3 |
0,49 |
0,07 |
|
Минвата |
100кг/м 3 |
0,56 |
0,056 |
|
Пенополиуретан |
80кг/м 3 |
0,05 |
0,041 |
|
Пенополиуретан |
60кг/м 3 |
0,05 |
0,035 |
|
Пеностекло |
400кг/м 3 |
0.02 |
0,11 |
О дополнительных свойствах строительных утеплителей, определяющих реакцию материалов к различным физическим воздействиям, таких как водопоглощение, температурное расширение, теплоемкость можно узнать из справочников строительных материалов.
Из таблицы видно, что наибольшей паропроницаемостью обладает минеральная (базальтовая) вата. К тому же у нее достаточно низкий показатель теплопроводности, что дает возможность использовать для утепления плиты меньшей толщины.
Самый низкий коэффициент теплосбережения у пеностекла, поэтому его лучше использовать, когда актуален вопрос, как утеплить фундамент дома снаружи.
Если провести сравнение минваты с пенополистиролом и другими видами утеплителя, приведенными в таблице, то они обладают меньшей паропроницаемостью, имея приблизительно одинаковый показатель теплопроводности. Следовательно, стены, обшитые этими материалами, будут меньше «дышать».
На что обратить внимание при выборе
Первое, что должно интересовать при покупке утеплителя, это его теплоизоляционные показатели, и чем меньше цифра теплопроводности, тем лучше он будет удерживать зимой тепло в доме, а летом — прохладу.
Теплоемкость материала зависит от его способности накапливать и удерживать тепло. Чем больше его плотность, тем больше утеплитель может накопить энергии, поэтому лучшие утеплители те, в структуре которых много пузырьковых образований или микроскопических изолированных между собой полостей.
Следующий показатель — паропроницаемость. Чем она выше, тем лучше из здания будет выводиться лишняя влага и меньше скапливаться в стенах дома. Материалы с низкими паропропускными свойствами снижают способность здания сохранять тепло, и в нем приходится устанавливать улучшенную принудительную вентиляцию, а это лишние затраты.
Утеплитель с низким весом легче транспортировать, производить монтаж, и он всегда дешевле. Но главное, для его навешивания требуется меньше крепежных приспособлений, и отпадает необходимость укреплять стены и фундамент. Немаловажную роль играют и показатели горючести материалов, особенно при утеплении деревянных строений. Наиболее огнеупорными являются пеностекло и базальтовая вата.
Ученые независимой лаборатории Всероссийского научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ) провели испытания теплопроводности при различных температурах четырех самых популярных в строительстве утеплителей: модифицированного пенополиуретана PIR, полистирола (экструзионного XPS и вспененного EPS) и минераловатного утеплителя (МВ).
Цель испытаний - установить зависимость теплопроводности материалов от температуры в диапазоне от -190 до +80 С.
ВНИИФТРИ - один из ведущих метрологических институтов России, государственный научный центр Российской Федерации. Именно этот институт отвечает за единство измерений и является хранителем эталонов.
По результатам измерений ученые выявили следующие факты:
Факт 1: теплопроводность всех изученных материалов растет, когда повышается температура, и наоборот, падает, когда температура снижается.
Факт 2: лучшим сопротивлением теплопередаче обладает теплоизоляция PIR за счет структуры материала: закрытых ячеек, наполненных газом с крайне низкой теплопроводностью.
Факт 3: обнаружились отклонения показателей теплопроводности материалов от тех, что заявляются производителями. Минимальные отклонения у EPS, максимальные - у минеральной ваты.
Методика испытаний
Испытания проходили на установке для измерения теплопроводности «ТАУ-5» (фотография 1). Эта установка является эталонным средством второго разряда с допускаемой основной погрешностью измерений теплопроводности в 2%.
Установка реализует нестационарный метод нагретого круга и представляет собой резервуар с жидким азотом, в который погружаются исследуемые образцы с нагревателем - датчиком теплопроводности.
Фотография 1. Установка «ТАУ-5»
Из представленных материалов (EPS/XPS/PIR/МВ) подготавливалось по 2 измерительных образца в виде цилиндров диаметром 30 мм, и толщиной 15 мм (фотография 2). Между образцами устанавливался датчик-нагреватель. Таким образом фактические измерения теплопроводности проводились по поверхностям, находившимся в середине плиты.
Фотография 2. Внешний вид образцов
Фотография 3. Установка первой половины образца, датчик-нагреватель, установка датчика, установка второй половины образца.
Измерения и сравнение теплопроводности проводились в атмосфере воздуха при комнатной температуре 295 К (22С) и в атмосфере азота в диапазоне температур от 80 до 360 К (-193/87С) несколькими сериями: от 80 до 360К с шагом 5-10К и от 360 до 80К с аналогичным шагом. Измерения в каждой точке, при определенной температуре, производились в несколько этапов, до установления среднего квадратичного отклонения близким или равным нулю (рис. 1).
Рисунок 1. Результаты сходимости измерений по одной точке при температуре 300К/26С.
Общие результаты испытаний
Результаты испытаний показали, что теплопроводность всех проанализированных утеплителей возрастает с повышением температуры, см. рис. 2.
Рисунок 2. Теплопроводность ТИМ при в диапазоне температур -190/+80С.
Результаты испытаний по отдельным материалам
XPS и EPS
Результаты измерений образцов XPS и EPS (рис. 3, 4) показали, что значения теплопроводности на воздухе и в азоте в начале первой серии совпадали и только после нагрева до 330К (57C) в первой серии снизились на 2 и 2,5% соответственно. Далее последовала стабилизация, причем температурная зависимость теплопроводности имеет относительно гладкий характер.
Большой размах диапазона значений, а также вогнутость графика температурной зависимости говорят о наличии в порах легких газов с высокой теплопроводностью, замерзающих при температурах фазового перехода паров воды в лед.
Что примечательно, температурная зависимость теплопроводности EPS пересекает зависимости XPS (рисунок 2). При -80 о С она ниже, при размораживании газов – выше).
Рисунок 3. Теплопроводность XPS в диапазоне температур -190/+80С.
Рисунок 4. Теплопроводность EPS в диапазоне температур -190/+80С.
Минеральная вата
При измерении образцов минеральной ваты значения теплопроводности открытопористого материала в отличие от закрытопористых на воздухе и в азоте практически совпадали (рис. 5) даже после нагрева до 360К (87С) в первой азотной серии.
Причем температурная зависимость теплопроводности носит относительно гладкий характер, а некоторый разброс объясняется непрочностью и неоднородностью ваты. Большой размах диапазона значений теплопроводности, а также выпуклость температурной зависимости говорят о наличии в порах ваты одного газа - азота. Все остальные газы сорбировались в азот сразу после погружения.
Рисунок 5. Теплопроводность минеральной ваты в диапазоне температур -190/+80С.
Утеплитель PIR
Результаты измерений образцов PIR-изоляции показали, что температурная зависимость теплопроводности носит негладкий характер и имеет два минимума или точки перегиба при -33 и -13С (рис. 6).
Это говорит о наличии в порах материала не менее двух газов (пентан и СО2), которые конденсируются ниже этих температур, тем самым повышая теплопроводность за счет увеличения доли легких молекул в газовой фазе. Однако рост показателя незначителен и больше напоминает стабилизацию значения теплопроводности при понижении температуры.
Рисунок 6. Теплопроводность PIR-изоляции при в диапазоне температур -78/+42С.
Представленные материалы становятся более эффективными в зоне критических отрицательных температур (менее -15С): снижение коэффициента теплопроводности принимает характер стремительного падения.
Столь резкое снижение теплопроводности объясняется очень малым пятном контакта жидкой фазы тяжелых газов, образовавшейся в порах, с твердым веществом стенок. За счет этого изменяются доли легких молекул в газовой фазе и образуется вакуум, замещающий газовую фазу вспенивающего агента, но эти факторы не участвуют в передаче тепла. Как оказалось, вакуум надежно выполняет компенсаторную функцию.
|
Температура |
Теплопроводность Вт/м*К |
||||
Реальные и заявленные показатели теплопроводности
Интересно, что в процессе исследования обнаружились отклонения показателей теплопроводности материалов от тех цифр, которые заявляют производители (рис. 7).
Минимальные и максимальные показатели для диапазона заявленных значений теплопроводности определялись для ТИМ той же плотности, что и измеряемые образцы. Анализ заявляемых показателей проведен на основе сведений из открытых источников в интернете.
Рисунок 7. Отклонения теплопроводностей строительных материалов от заявляемых при 25С.
Итоги
Все изученные в независимой лаборатории ВНИИФТРИ материалы показали устойчивый рост теплопроводности с ростом температуры. Каждый в своем пределе, обусловленном строением материала. Если для XPS рост составил от 0,011 до 0,044, для МВ - 0,015-0,051, то для PIR - 0,010-0,029.
Как видим, лучше всего себя зарекомендовала современная теплоизоляция из огнестойкого пенополиизоцианурата PIR, модифицированного пенополиуретана. Результаты российских независимых исследований подтверждают данные, полученные в других странах: PIR действительно утепляет лучше.
Предисловие . На современном рынке имеется просто огромный выбор материалов, которые отличаются по цене и другим характеристикам. Попробуем сделать сравнение утеплителей по теплопроводности и разобраться в этом разнообразии, чтобы принять взвешенное решение в пользу определенного утеплителя. Рассмотрим, какие параметры важнее при выборе – теплопроводность или другие характеристики.
Основные характеристики утеплителей
Предоставим для начала характеристики наиболее популярных теплоизоляционных материалов, на которые в первую очередь стоит обратить свое внимание при выборе. Сравнение утеплителей по теплопроводности следует производить только на основе назначения материалов и условий в помещении (влажность, наличие открытого огня и т.д.). Мы расположили далее в порядке значимости основные характеристики утеплителей.
Теплопроводность . Чем ниже данный показатель, тем меньше требуется слой теплоизоляции, а значит, сократятся и расходы на утепление.
Влагопроницаемость . Меньшая проницаемость материала парами влаги снижает при эксплуатации негативное воздействие на утеплитель.
Пожаробезопасность . Теплоизоляция не должна гореть и выделять ядовитые газы, особенно при утеплении котельной или печной трубы.
Долговечность . Чем больше срок эксплуатации, тем дешевле он вам обойдется при эксплуатации, так как не потребует частой замены.
Экологичность . Материал должен быть безопасным для человека и окружающей природы.
Экономичность . Материал должен быть доступным для широкого круга потребителей и иметь оптимальное соотношение по цене/качеству.
Простота монтажа . Данное свойство для теплоизоляционного материала весьма важно для тех, кто желает самостоятельно делать ремонт.
Толщина и вес материала . Чем будет тоньше и легче утеплитель, тем меньше будет утяжеляться конструкция при монтаже теплоизоляции.
Звукоизоляция . Чем выше показатель звукоизоляции материала, тем лучше будет защита в жилом помещении от постороннего шума с улицы.
Пенополистирол (пенопласт)
Это самый популярный теплоизоляционный материал в России, благодаря своей низкой теплопроводности, невысокой стоимости и легкости монтажа. Пенопласт изготавливается в плитах толщиной от 20 до 150 мм путем вспенивания полистирола и состоит на 99% из воздуха. Материал имеет различную плотность, имеет низкую теплопроводность и устойчив к влажности.
Благодаря своей низкой стоимости пенополистирол имеет большую востребованность среди компаний и частных застройщиков для утепления различных помещений. Но материал достаточно хрупкий и быстро воспламеняется, выделяя токсичные вещества при горении. Из-за этого пенопласт использовать предпочтительнее в нежилых помещениях и при теплоизоляции не нагружаемых конструкций — утепление фасада под штукатурку, стен подвалов и т.д.
Экструдированный пенополистирол
Экструзия (техноплэкс, пеноплэкс и т.д.) не подвергается воздействию влаги и гниению. Это очень прочный и удобный в использовании материал, который легко режется ножом на нужные размеры. Низкое водопоглощение обеспечивает при высокой влажности минимальное изменение свойств, плиты имеют высокую плотность и сопротивляемость сжатию. Экструдированный пенополистирол пожаробезопасен, долговечен и прост в применении.
Все эти характеристики, наряду с низкой теплопроводностью в сравнении с прочими утеплителями делает плиты техноплэкса, URSA XPS или пеноплэкса идеальным материалом для утепления ленточных фундаментов домов и отмосток. По заверениям производителей лист экструзии толщиной в 50 миллиметров, заменяет по теплопроводности 60 мм пеноблока, при этом материал не пропускает влагу и можно обойтись без дополнительной гидроизоляции.
Минеральная вата
Плиты минеральной ваты Изовер в упаковке
Минвата (например, Изовер, URSA , Техноруф и т.д.) производится из натуральных природных материалов – шлака, горных пород и доломита по специальной технологии. Минеральная вата имеет низкую теплопроводность и абсолютно пожаробезопасна. Выпускается материал в плитах и рулонах различной жесткости. Для горизонтальных плоскостей используются менее плотные маты, для вертикальных конструкций используют жесткие и полужесткие плиты.
Однако, одним из существенных недостатков данного утеплителя, как и базальтовой ваты является низкая влагостойкость, что требует при монтаже минваты устройства дополнительной влаго- и пароизоляции. Специалисты не рекомендуют использовать минеральная вату для утепления влажных помещений – подвалов домов и погребов, для теплоизоляции парилки изнутри в банях и предбанников. Но и здесь ее можно использовать при должной гидроизоляции.
Базальтовая вата
Данный материал производится расплавлением базальтовых горных пород и раздуве расплавленной массы с добавлением различных компонентов для получения волокнистой структуры с водоотталкивающими свойствами. Материал не воспламеняется, безопасен для здоровья человека, имеет хорошие показатели по теплоизоляции и звукоизоляции помещений. Используется, как для внутренней, так и для наружной теплоизоляции.
При монтаже базальтовой ваты следует использовать средства защиты (перчатки, респиратор и очки) для защиты слизистых оболочек от микрочастиц ваты. Наиболее известная в России марка базальтовой ваты – это материалы под маркой Rockwool. При эксплуатации плиты теплоизоляции не уплотняются и не слеживаются, а значит, прекрасные свойства низкой теплопроводности базальтовой ваты со временем остаются неизменными.
Пенофол, изолон (вспененный полиэтилен)
Пенофол и изолон – это рулонные утеплители толщиной от 2 до 10 мм, состоящие из вспененного полиэтилена. Материал также выпускается со слоем фольги с одной стороны для создания отражающего эффекта. Утеплитель имеет толщину в несколько раз тоньше представленных ранее утеплителей, но при этом сохраняет и отражает до 97% тепловой энергии. Вспененный полиэтилен имеет длительный срок эксплуатации и экологически безопасен.
Изолон и фольгированный пенофол – легкий, тонкий и очень удобный в работе теплоизоляционный материал. Используют рулонный утеплитель для теплоизоляции влажных помещений, например, при утеплении балконов и лоджий в квартирах. Также применение данного утеплителя поможет вам сберечь полезную площадь в помещении, при утеплении внутри. Подробнее об этих материалах читайте в разделе «Органическая теплоизоляция».
Сравнение утеплителей. Таблица теплопроводности
Можно исходя из нескольких основополагающих характеристик.
Основные характеристики теплоизоляционных материалов
Теплопроводность . Чем ниже теплопроводность, тем меньше требуется утеплительный слой, а значит, и ваши расходы на утепление сократятся.
Влагопроницаемость . Меньшая влагопроницаемость снижает негативное воздействие влаги на утеплитель при последующей эксплуатации.
Пожаробезопасность . Материал не должен поддерживать горение и выделять ядовитые пары, а иметь свойство к самозатуханию.
Экономичность . Утеплитель должен быть доступным по стоимости для широкого слоя потребителей.
Долговечность . Чем больше срок использования утеплителя, тем он дешевле обходится потребителю при эксплуатации и не требует частой замены или ремонта.
Экологичность . Материал для теплоизоляции должен быть экологически чистым, безопасным для здоровья человека и окружающей природы. Эта характеристика важна для жилых помещений.
Толщина материала . Чем тоньше утеплитель, тем меньше будет «съедаться» жилое пространство помещения.
Вес материала . Меньший вес утеплителя даст меньшее утяжеление утепляемой конструкции после монтажа.
Звукоизоляция . Чем выше звукоизоляция, тем лучше защита жилых помещений от шума со стороны улицы.
Простота монтажа . Момент достаточно важен для любителей делать ремонт в доме своими руками.
Сравнение характеристик популярных утеплителей
Пенопласт (пенополистирол)
Этот утеплитель самый популярный, благодаря легкости монтажу и небольшой стоимости.
Пенопласт изготавливается при помощи вспенивания полистирола, имеет очень низкую теплопроводность, устойчив к влажности, легко режется ножом и удобен во время монтажа. Благодаря низкой стоимости имеет большую востребованность для утепления различных помещений. Однако материал достаточно хрупкий, а также поддерживает горение, выделяя токсичные вещества в атмосферу. Пенопласт предпочтительнее использовать в нежилых помещениях.
Пеноплэкс (экструдированный пенополистирол)
Утеплитель не подвергается гниению и воздействию влаги, очень прочный и удобный в использовании – легко режется ножом. Низкое водопоглощение обеспечивает незначительные изменения теплопроводности материала в условиях высокой влажности, плиты имеют высокую сопротивляемость сжатию, не подвергаются разложению. Благодаря этому экструдированный пенополистирол можно использовать для утепления ленточного фундамента и отмостки. Пеноплекс пожаробезопасен, долговечен и прост в применении.
Базальтовая вата
Материал производится из базальтовых горных пород при расплавлении и раздуве с добавлением компонентов для получения волокнистой структуры материала с водоотталкивающими свойствами. При эксплуатации базальтовая вата не уплотняется, а значит, ее свойства не изменяются со временем. Материал пожаробезопасен и экологичен, имеет хорошие показатели звукоизоляции и теплоизоляции. Используется для внутреннего и наружного утепления. Во влажных помещениях требует дополнительной пароизоляции.
Минеральная вата
Минвата производится из природных материалов – горных пород, шлака, доломита с помощью специальной технологии. Минеральная имеет низкую теплопроводность, пожаробезопасна и абсолютно безопасна. Одним из недостатков утеплителя является низкая влагостойкость, что требует обустройства дополнительной влаго- пароизоляции при его использовании. Материал не рекомендуется использовать для утепления подвалов домов и фундаментов, а также во влажных помещениях - парилках, банях, предбанниках.
Пенофол, изолон (фольгированный теплоизолятор из полиэтилена)
Утеплитель состоит из нескольких слоев вспененного полиэтилена, имеющих различную толщину и пористую структуру. Материал часто имеет слой фольги для отражающего эффекта, выпускается в рулонах и в листах. Утеплитель имеет толщину в несколько миллиметров (в 10 раз тоньше обычных утеплителей), но отражает до 97% тепловой энергии, очень легкий, тонкий и удобный в работе материал. Используются для теплоизоляции и гидроизоляции помещений. Имеет длительный срок эксплуатации, не выделяет вредных веществ.
Первая из них – коэффициент теплопроводности , который обозначается символом «лямбда» (ι). Этот коэффициент показывает, какой объем теплоты за 1 час проходит через отрезок материала толщиной 1 метр и площадью 1 м² при условии, что разница между температурами среды на обеих поверхностях составляет 10°С.
Показатели коэффициента теплопроводности любых утеплителей зависят от множества факторов – от влажности, паропроницаемости, теплоемкости, пористости и других характеристик материала.
Чувствительность к влаге
Влажность – это объем влаги, которая содержится в теплоизоляции. Вода отлично проводит тепло, и насыщенная ею поверхность будет способствовать выхолаживанию помещения. Следовательно, переувлажненный теплоизоляционный материал потеряет свои качества и не даст желаемого эффекта. И наоборот: чем большими водоотталкивающими свойствами он обладает, тем лучше.
Паропроницаемость – параметр, близкий к влажности. В числовом выражении он представляет собой объем водяного пара, проходящий через 1 м2 утеплителя за 1 час при соблюдении условия, что разность потенциального давления пара составляет 1Па, а температура среды одинакова.
При высокой паропроницаемости материал может увлажняться. В связи с этим при утеплении стен и перекрытий дома рекомендуется выполнить монтаж пароизоляционного покрытия.
Водопоглощение – способность изделия при соприкосновении с жидкостью впитывать ее. Коэффициент водопоглощения очень важен для материалов, которые используются для обустройства наружной теплоизоляции. Повышенная влажность воздуха, атмосферные осадки и роса могут привести к ухудшению характеристик материала.
Плотность и теплоемкость
Пористость – выраженное в процентах количество воздушных пор от общего объема изделия. Различают поры закрытые и открытые, крупные и мелкие. Важно, чтобы в структуре материала они были распределены равномерно: это свидетельствует о качестве продукции. Пористость иногда может достигать 50%, в случае с некоторыми видами ячеистых пластмасс этот показатель составляет 90-98%.
Плотность – это одна из характеристик, влияющих на массу материала. Специальная таблица поможет определить оба этих параметра. Зная плотность, можно рассчитать, насколько увеличится нагрузка на стены дома или его перекрытия.
Теплоемкость – показатель, демонстрирующий, какое количество тепла готова аккумулировать теплоизоляция. Биостойкость – способность материала сопротивляться воздействию биологических факторов, например, патогенной флоры. Огнестойкость – противодействие изоляции огню, при этом данный параметр не стоит путать с пожаробезопасностью. Различают и другие характеристики, к которым относятся прочность, выносливость на изгиб, морозостойкость, износоустойчивость.
Коэффициент сопротивления
Также при выполнении расчетов нужно знать коэффициент U – сопротивление конструкций теплопередаче. Этот показатель не имеет никакого отношения к качествам самих материалов, но его нужно знать, чтобы сделать правильный выбор среди разнообразных утеплителей. Коэффициент U представляет собой отношение разности температур с двух сторон изоляции к объему проходящего через нее теплового потока. Чтобы найти теплосопротивление стен и перекрытий, нужна таблица, где рассчитана
Произвести необходимые вычисления можно и самостоятельно. Для этого толщину слоя материала делят на коэффициент его теплопроводности. Последний параметр - если речь идет об изоляции - должен быть указан на упаковке материала. В случае с элементами конструкции дома все немного сложнее: хотя их толщину можно измерить самостоятельно, коэффициент теплопроводности бетона, дерева или кирпича придется искать в специализированных пособиях.
При этом часто для изоляции стен, потолка и пола в одном помещении используются материалы разного типа, поскольку для каждой плоскости коэффициент теплопроводности нужно рассчитывать отдельно.
Теплопроводность основных видов утеплителей
Исходя из коэффициента U, можно выбрать, какой из видов теплоизоляции лучше использовать, и какую толщину должен иметь слой материала. Расположенная ниже таблица содержит сведения о плотности, паропроницаемости и теплопроводности популярных утеплителей:
Преимущества и недостатки различной теплоизоляции
При выборе теплоизоляции нужно учитывать не только ее физические свойства, но и такие параметры, как легкость монтажа, потребность в дополнительном обслуживании, долговечность и стоимость.
Сравнение самых современных вариантов
Как показывает практика, проще всего осуществлять монтаж пенополиуретана и пеноизола, которые наносятся на обрабатываемую поверхность в форме пены. Эти материалы пластичны, они с легкостью заполняют полости внутри стен постройки. Недостатком вспениваемых веществ является потребность в использовании специального оборудования для их распыления.
Как показывает приведенная выше таблица, достойную конкуренцию пенополиуретану составляет экструдированный пенополистирол. Этот материал поставляются в виде твердых блоков, но с помощью обычного столярного ножа ему можно придать любую форму. Сравнивая характеристики пенных и твердых полимеров, стоит отметить, что пена не образует швов, и это является ее главным преимуществом по сравнению с блоками.
Сравнение ватных материалов
Минеральная вата по свойствам похожа на пенопласты и пенополистирол, однако при этом «дышит» и не горит. Также она обладает лучшей устойчивостью при воздействии влаги и практически не меняет свои качества в процессе эксплуатации. Если стоит выбор между твердыми полимерами и минеральной ватой, лучше отдать предпочтение последней.
У каменной ваты сравнительные характеристики те же, что и у минеральной, но стоимость выше. Эковата имеет приемлемую цену и легко монтируется, но отличается низкой прочностью на сжатие и со временем проседает. Стекловолокно также проседает и, кроме того, осыпается.
Сыпучие и органические материалы
Для теплоизоляции дома иногда применяются сыпучие материалы – перлит и гранулы из бумаги. Они отталкивают воду и устойчивы к воздействию патогенных факторов. Перлит экологичен, он не горит и не оседает. Тем не менее, сыпучие материалы редко применяются для утепления стен, лучше с их помощью обустраивать полы и перекрытия.
Из органических материалов необходимо выделить лен, древесное волокно и пробковое покрытие. Они безопасны для окружающей среды, но подвержены горению, если не пропитаны специальными веществами. Кроме того, древесное волокно подвержено воздействию биологических факторов.
В целом, если учитывать стоимость, практичность, теплопроводность и долговечность утеплителей, то наилучшие материалы для отделки стен и перекрытий – это пенополиуретан, пеноизол и минеральная вата. Остальные виды изоляции обладают специфическими свойствами, так как разработаны для нестандартных ситуаций, а применять такие утеплители рекомендуется только в том случае, если других вариантов нет.
Способность тел и веществ передавать внутреннюю энергию, определяемую в макропроцессах термином «тепловая энергия» называется теплопроводностью. В технике и строительстве теплопроводность внешних конструкций – один из самых важных нормируемых критериев.
Формула теплопроводности (Закон Фурье), который рассмотрен ниже более подробно, связывает величину передаваемой тепловой энергии за единицу времени сквозь единицу площади через коэффициент теплопроводности, который и служит базовой характеристикой строительных конструкций по их теплоотдаче.
Теплопроводность некоторых теплоизоляционных материалов делает их непригодными для применения в строительстве дома, хотя их другие показатели вполне приемлемы. Теплопроводность смесей и композиционных материалов, применяемых для сооружения домов как правило, выше, чем у других веществ, так как это свойство учитывается при разработке их составов.
Численно определить коэффициент теплопроводности материала можно с помощью специальных приборов и методик, которые обязательны для соблюдения существующих в России архитектурных норм.
Строительные теплоизоляционные материалы и их теплопроводность
Теплопроводность конструкции есть функция не только компонентов, входящих в его состав, важную роль играет пористость утеплителя, так как воздух – хороший теплоизолятор. Теплопередача пористых материалов значительно ниже, чем у монолитных.
Сравнение спектра свойств конструкционных изделий, куда входят: прочностные характеристики, допустимые нагрузки, теплопроводность материалов и требуемых толщин для соблюдения норм по теплопроводности приводит к выводу, что для возведения качественного современного дома требуется применение теплоизоляционных материалов с высокой изолирующей способностью на единицу объёма и массы.
Отдельным направлением при создании теплоизоляционных материалов является утепление трубопроводов. Трубы значительно влияют на полезный объём жилого пространства, поэтому значительное снижение толщин их теплоизоляции, требуемое для нормального функционирования системы – одно из важных требований современного дизайна.
Свойства окружающей среды и теплопередача
Теплопередача в строительных конструкциях зависит не только от свойств теплоизоляционных материалов и разницы температур, но и от параметров окружающей среды. Чем ниже точка росы, то есть, чем меньше в воздухе воды, тем ниже его теплопроводность. При этом холодный воздух всегда имеет меньшую точку росы.
Поэтому для того, чтобы улучшить теплоизоляцию жилого пространства применяют пароизоляционные материалы, действие которых основано на принципе мембран. Они отделяют влажный воздух с одной стороны теплоизоляционных материалов, от воздуха у их поверхности, чтобы таким образом значительно уменьшить теплопроводность стенки.
Сравнение толщин теплоизоляционных материалов, требуемых для обеспечения допустимых архитектурных норм возводимого дома с использованием пароизоляции и без неё приводит к однозначному выводу об однозначной необходимости использования предлагаемых мембранных тканей вместе с теплоизоляционными в стеновых и кровельных теплоизолирующих слоях.
Теплоизоляционные материалы, применяемые для обустройства труб систем отопления и систем водоснабжения, в основном представляют собой изделия из пористых материалов с низкой теплопроводностью, имеющих на своих поверхностях сплошные плёнки, полученные при экструзии, что в свою очередь обеспечивает постоянство точки росы внутри пор. Поэтому диаметр изделий для надёжной изоляции труб бывает значительно меньше, чем требовалось бы без наличия таких поверхностей.
Таблица теплопроводности
Теплопроводность некоторых материалов приведена в Таблице ниже. Информацию по другим строительным в строительстве изделиям можно найти в справочнике.
| Материал | Коэффициент теплопроводности | Требуемая толщина | |
| 1 | Пенополистирол ПСБ-С-25 | 0,042 | 124 |
| 2 | Минеральная вата Rockwool Facade Batts | 0,046 | 135 |
| 3 | Клееный деревянных брус или дерево-массив | 0,18 | 530 |
| 4 | Керамические блоки Протерм | 0,17 | 575 |
| 5 | Газопенобетонные блоки 400 кг/м3 | 0,18 | 610 |
| 6 | Полистиролбетонные блоки 500 кг/м3 | 0,19 | 643 |
| 7 | Газобетонные блоки 600 кг/м3 | 0,29 | 981 |
| 8 | Керамзитбетонные блоки 800 кг/м3 | 0,31 | 1049 |
| 9 | Керамзитный пустотный кирпич 1000 кг/м3 | 0,52 | 1530 |
| 10 | Глиняный строительный кирпич | 0,52 | 1530 |
| 11 | Силикатный строительный кирпич | 0,76 | 2236 |
| 12 | Железобетон (ГОСТ 26633) 2500 кг/м3 | 0,87 | 2560 |
| Наименование материала | Теплопроводность, Вт/м*К | Паропроницаемость, мг/м*ч*Па | Влагопоглощение, % | Группа горючести |
| Минвата | 0,037-0,048 | 0,49-0,6 | 1,5 | НГ |
| Пенопласт | 0,036-0,041 | 0,03 | 3 | Г1-Г4 |
| ППУ | 0,023-0,035 | 0,02 | 2 | Г2 |
| Пеноизол | 0,028-0,034 | 0,21-0,24 | 18 | Г1 |
| Эковата | 0,032-0,041 | 0,3 | 1 | Г2 |
Пенополистирол
Вспененный утеплитель на основе стирольных и бутадиенстирольных композиций. Обладает хорошими теплоизолирующими свойствами, применяется для изоляции стен и труб.
Экструзионные плиты
Разнообразные по основе (в основном – пенополиуретан и пенополистирол). Плиты имеют стыковочные пазы, что не требует их герметизации между собой. Это современные материалы, применяемые для утепления любых больших и плоских поверхностей.
Пенофол
Вспененный фольгированный полиэтилен. Обладает целым рядом преимуществ: эластичен, не пропускает воздух, обладает отражающей поверхностью. Применяется для теплоизоляции стен, труб, полов, обладает хорошими теплоизолирующими свойствами, но при этом «не дышит», иными словами, на его поверхности при большой разности температур может конденсироваться влага.
Минеральная вата
Волокнистый утеплитель из минеральных волокон. Широко применяется для утепления стен, перекрытий и крыш, незаменим для утепления сложных неплоских поверхностей. Может применяться в качестве обмотки для труб большого диаметра. Более эластична, чем базальтовая вата, обладает меньшим весом. По остальным характеристикам несколько хуже, за исключением цены.
Базальтовая вата
Один из самых современных премиальных листовых эластичных утеплителей. Несколько менее эластична по сравнению с минеральной ватой. Имеет больший удельный вес, большие транспортные габариты, более высокую стоимость.
Пенопласт
Вспененный пенополиуретан. Используется в виде плит, монтируемых «в стык». Применяется для утепления стен, полов и потолков, кровельных покрытий.
Сыпучие и органические материалы
Сыпучие и органические материалы (керамзит, шлак, опилки, стружка) применяются для засыпки полостей полые стены, перекрытия). Обладают целым рядом недостатков: гигроскопичность, уплотнение с течением времени, малая пароизоляционная способность. Основные преимущества – доступность и стоимость.
Сравнение паропроницаемости утеплителей
Наименование материала Теплопроводность, Вт/м*К Паропроницаемость, мг/м*ч*Па Влагопоглощение, %
Группа горючести
Минвата 0,037-0,048 0,49-0,6 1,5 НГ
Пенопласт 0,036-0,041 0,03 3 Г1-Г4
ППУ 0,023-0,035 0,02 2 Г2
Пеноизол 0,028-0,034 0,21-0,24 18 Г1
Эковата 0,032-0,041 0,3 1 Г2
Теплопроводный потенциал стен дома, равный сумме теплопроводностей всех слоёв их конструкции, делённых на их толщину показывает насколько данная конструкция может сохранять тепло.
Сравнительный анализ данных таблицы теплопроводности материалов и утеплителей позволяет проводить расчёты о их применимости в тех или иных случаях. Теплопроводность строительных материалов дома, как указывалось выше, зависит и от точки росы окружающей среды между его поверхностями.
Закон теплопроводности Фурье
В заключение несколько слов о теоретической основе явления теплопередачи т теплопроводности. Для расчёта коэффициента теплопроводности материалов используется закон Фурье, который описывает связь между скоростью прохождения тепловой энергии через единицу сечения.
Теплопроводность через коэффициент λ связана с физическими параметрами тела. Если в качестве теплопроводящего тела рассматривать параллелепипед, тогда количество тепла, проходящее через него в единицу времени можно описать следующей формулой (закон Фурье):
P=λ ×S∆T/l, где P - мощность тепловых потерь, S — площадь сечения параллелепипеда, T - разность температур граней, l - длина параллелепипеда (расстояние между гранями).
Иными словами, коэффициент, определённый с помощью замеров разницы температур, равен количеству тепла, которое проходит через квадратный сантиметр сечения материала в единицу времени.