Tujuan dari pekerjaan isolasi bangunan adalah untuk mempertahankan panas di musim dingin, menghemat sumber daya energi dan mengurangi biaya pemanasan rumah. Latihan bertahun-tahun telah menunjukkan hal itu cara yang efektif menyekat sebuah rumah pribadi, adalah melapisi bagian luar dengan salah satu bahan insulasi. Pertanyaannya adalah mana yang harus dipilih, karena pasar konstruksi menawarkan bermacam-macam besar bahan baru.
Indikator tabel
Tabel di bawah ini akan membantu Anda menghindari kesalahan dalam memilih bahan isolasi termal. Ini menunjukkan tidak hanya koefisien konduktivitas termal, tetapi juga tingkat permeabilitas uap, yang memainkan peran penting peran penting dalam penggunaan isolasi dalam pekerjaan di luar ruangan.
|
Bahan |
Kepadatan |
Permeabilitas uap |
Konduktivitas termal |
|
Polistiren yang diperluas |
150kg/m3 |
0,05 |
0,05 |
|
Polistiren yang diperluas |
100kg/m3 |
0,05 |
0,041 |
|
wol mineral |
200kg/m3 |
0,49 |
0,07 |
|
wol mineral |
100kg/m3 |
0,56 |
0,056 |
|
Busa poliuretan |
80kg/m3 |
0,05 |
0,041 |
|
Busa poliuretan |
60kg/m3 |
0,05 |
0,035 |
|
Kaca busa |
400kg/m3 |
0.02 |
0,11 |
Tentang properti tambahan bahan isolasi konstruksi, yang menentukan reaksi bahan terhadap berbagai pengaruh fisik, seperti penyerapan air, ekspansi termal, kapasitas panas dapat ditemukan dari buku referensi bahan bangunan.
Tabel tersebut menunjukkan bahwa wol mineral (basal) memiliki permeabilitas uap terbesar. Selain itu, ia memiliki konduktivitas termal yang cukup rendah, sehingga memungkinkan penggunaan pelat yang lebih tipis untuk insulasi.
Kaca busa memiliki koefisien penghematan panas paling rendah, jadi lebih baik menggunakannya ketika pertanyaannya adalah bagaimana cara mengisolasi fondasi rumah dari luar.
Jika kita membandingkan wol mineral dengan busa polistiren dan jenis insulasi lain yang tercantum dalam tabel, maka wol tersebut memiliki permeabilitas uap yang lebih rendah, dan memiliki konduktivitas termal yang kira-kira sama. Akibatnya, dinding yang dilapisi bahan-bahan tersebut akan “bernafas” lebih sedikit.
Apa yang harus dicari saat memilih
Hal pertama yang harus Anda perhatikan saat membeli insulasi adalah kinerja insulasi termalnya, dan semakin rendah angka konduktivitas termalnya, semakin baik rumah tetap hangat di musim dingin dan sejuk di musim panas.
Kapasitas panas suatu bahan bergantung pada kemampuannya mengumpulkan dan menahan panas. Oleh karena itu, semakin besar kepadatannya, semakin banyak energi yang dapat diakumulasikan oleh insulasi bahan isolasi terbaik yang strukturnya terdapat banyak formasi gelembung atau rongga mikroskopis yang terisolasi satu sama lain.
Indikator selanjutnya adalah permeabilitas uap. Semakin tinggi, semakin baik jaraknya dari gedung kelembaban berlebih dan menumpuk lebih sedikit di dinding rumah. Bahan dengan sifat permeabilitas uap yang rendah mengurangi kemampuan bangunan untuk menahan panas, dan pemasangannya perlu ditingkatkan ventilasi paksa, dan ini adalah biaya tambahan.
Insulasi berbobot rendah lebih mudah diangkut, dipasang, dan selalu lebih murah. Namun yang terpenting, menggantungnya membutuhkan lebih sedikit alat pengikat, dan tidak perlu memperkuat dinding dan pondasi. Sifat mudah terbakarnya bahan juga memainkan peran penting, terutama saat isolasi. bangunan kayu. Yang paling tahan api adalah kaca busa dan wol basal.
Para ilmuwan dari laboratorium independen Institut Penelitian Ilmiah Seluruh Rusia untuk Pengukuran Teknik Fisika, Teknis, dan Radio (VNIIFTRI) melakukan uji konduktivitas termal di suhu yang berbeda empat bahan insulasi paling populer dalam konstruksi: busa poliuretan PIR yang dimodifikasi, polistiren (XPS yang diekstrusi dan EPS berbusa) dan insulasi wol mineral (MV).
Tujuan pengujian- menetapkan ketergantungan konduktivitas termal bahan pada suhu dalam kisaran -190 hingga +80 C.
VNIIFTRI adalah salah satu lembaga metrologi terkemuka di Rusia, negara bagian Pusat Sains Federasi Rusia. Lembaga inilah yang bertanggung jawab atas kesatuan pengukuran dan merupakan pemelihara standar.
Berdasarkan hasil pengukuran, para ilmuwan mengungkap fakta berikut:
Fakta 1: Konduktivitas termal semua bahan yang diteliti meningkat dengan meningkatnya suhu, dan sebaliknya menurun dengan penurunan suhu.
Fakta 2: Insulasi termal PIR memiliki ketahanan terbaik terhadap perpindahan panas karena struktur materialnya: sel tertutup, diisi dengan gas dengan konduktivitas termal yang sangat rendah.
Fakta 3: ditemukan penyimpangan dalam konduktivitas termal bahan dari yang dinyatakan oleh produsen. Penyimpangan minimum adalah untuk EPS, maksimum untuk wol mineral.
Metode pengujian
Pengujian dilakukan pada instalasi pengukur konduktivitas termal “TAU-5” (foto 1). Instalasi ini merupakan perangkat referensi kategori kedua dengan kesalahan dasar yang diizinkan dalam pengukuran konduktivitas termal sebesar 2%.
Instalasi ini menerapkan metode lingkaran panas non-stasioner dan merupakan reservoir dengan nitrogen cair di mana sampel yang diteliti direndam dengan pemanas - sensor konduktivitas termal.
Foto 1. Instalasi "TAU-5"
Dari materi yang disajikan (EPS/XPS/PIR/MB), dibuat 2 sampel ukur berbentuk silinder dengan diameter 30 mm dan tebal 15 mm (foto 2). Sensor pemanas dipasang di antara sampel. Dengan demikian, pengukuran konduktivitas termal sebenarnya dilakukan pada permukaan yang terletak di tengah pelat.
Foto 2. Penampilan sampel
Foto 3. Pemasangan sampel paruh pertama, sensor-heater, pemasangan sensor, pemasangan sampel paruh kedua.
Pengukuran dan perbandingan konduktivitas termal dilakukan di atmosfer udara pada suhu kamar 295 K (22C) dan dalam atmosfer nitrogen pada kisaran suhu 80 hingga 360 K (-193/87C) dalam beberapa rangkaian: dari 80 hingga 360K dalam tahapan 5-10K dan dari 360 hingga 80K dalam tahapan serupa. Pengukuran pada setiap titik, pada suhu tertentu, dilakukan dalam beberapa tahap, hingga diperoleh simpangan baku mendekati atau sama dengan nol (Gbr. 1).
Gambar 1. Hasil pengukuran konvergensi satu titik pada suhu 300K/26C.
Hasil tes umum
Hasil pengujian menunjukkan bahwa konduktivitas termal dari semua insulasi yang dianalisis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu, lihat gambar. 2.
Gambar 2. Konduktivitas termal TIM pada suhu di kisaran -190/+80C.
Hasil tes untuk masing-masing materi
XPS dan EPS
Hasil pengukuran sampel XPS dan EPS (Gbr. 3, 4) menunjukkan bahwa nilai konduktivitas termal udara dan nitrogen pada awal seri pertama adalah sama dan hanya setelah pemanasan hingga 330K (57C) pada seri pertama. seri mereka menurun masing-masing sebesar 2 dan 2,5%. Ini diikuti dengan stabilisasi, dan ketergantungan konduktivitas termal pada suhu relatif lancar.
Kisaran nilai yang besar, serta cekungan grafik ketergantungan suhu, menunjukkan adanya pori-pori gas ringan dengan konduktivitas termal yang tinggi, membeku pada suhu transisi fase uap air menjadi es.
Yang perlu diperhatikan adalah ketergantungan suhu pada konduktivitas termal EPS berpotongan dengan ketergantungan XPS (Gambar 2). Pada -80 o C lebih rendah, saat mencairkan gas lebih tinggi).
Gambar 3. Konduktivitas termal XPS pada kisaran suhu -190/+80C.
Gambar 4. Konduktivitas termal EPS pada kisaran suhu -190/+80C.
Wol mineral
Saat mengukur sampel wol mineral, nilai konduktivitas termal bahan berpori terbuka, berbeda dengan bahan berpori tertutup, di udara dan nitrogen secara praktis sama (Gbr. 5) bahkan setelah pemanasan hingga 360K (87C) pada nitrogen pertama seri.
Selain itu, ketergantungan konduktivitas termal pada suhu relatif lancar, dan beberapa variasi disebabkan oleh kerapuhan dan heterogenitas wol. Kisaran nilai konduktivitas termal yang besar, serta ketergantungan suhu yang cembung, menunjukkan adanya satu gas di pori-pori kapas - nitrogen. Semua gas lainnya diserap menjadi nitrogen segera setelah perendaman.
Gambar 5. Konduktivitas termal wol mineral pada kisaran suhu -190/+80C.
isolasi PIR
Hasil pengukuran sampel isolasi PIR menunjukkan bahwa ketergantungan konduktivitas termal pada suhu tidak mulus dan memiliki dua titik minimum atau belok pada -33 dan -13C (Gbr. 6).
Hal ini menunjukkan adanya setidaknya dua gas (pentana dan CO2) di pori-pori material, yang mengembun di bawah suhu tersebut, sehingga meningkatkan konduktivitas termal dengan meningkatkan proporsi molekul cahaya dalam fase gas. Namun peningkatan indikatornya tidak signifikan dan lebih mirip stabilisasi nilai konduktivitas termal dengan penurunan suhu.
Gambar 6. Konduktivitas termal isolasi PIR pada kisaran suhu -78/+42C.
Materi yang disampaikan menjadi lebih efektif pada zona kritis suhu negatif(kurang dari -15C): penurunan koefisien konduktivitas termal bersifat penurunan yang cepat.
Penurunan tajam dalam konduktivitas termal ini dijelaskan oleh sangat kecilnya bidang kontak fase cair gas berat yang terbentuk di pori-pori C padat dinding Oleh karena itu, proporsi molekul ringan dalam fasa gas berubah dan ruang hampa terbentuk, menggantikan fasa gas bahan pembusa, namun faktor-faktor ini tidak ikut serta dalam perpindahan panas. Ternyata, ruang hampa menjalankan fungsi kompensasi dengan andal.
|
Suhu |
Konduktivitas termal W/m*K |
||||
Indikator konduktivitas termal nyata dan dinyatakan
Menariknya, selama penelitian, ditemukan penyimpangan konduktivitas termal bahan dari angka yang dinyatakan oleh produsen (Gbr. 7).
Nilai minimum dan maksimum untuk kisaran nilai konduktivitas termal yang dinyatakan ditentukan untuk TIM dengan kepadatan yang sama dengan sampel yang diukur. Analisis terhadap indikator yang dinyatakan dilakukan berdasarkan informasi dari sumber terbuka di internet.
Gambar 7. Penyimpangan konduktivitas termal bahan bangunan dari yang dinyatakan pada suhu 25C.
Hasil
Semua bahan yang dipelajari di laboratorium independen VNIIFTRI menunjukkan peningkatan konduktivitas termal yang stabil seiring dengan peningkatan suhu. Masing-masing memiliki batasnya sendiri, ditentukan oleh struktur materialnya. Kalau untuk XPS kenaikannya dari 0,011 menjadi 0,044, untuk MV - 0,015-0,051, maka untuk PIR - 0,010-0,029.
Seperti yang Anda lihat, insulasi termal modern yang terbuat dari busa poliisosianurat PIR tahan api, busa poliuretan yang dimodifikasi, telah terbukti menjadi yang terbaik. Hasil penelitian independen Rusia mengkonfirmasi data yang diperoleh di negara lain: PIR benar-benar memberikan isolasi yang lebih baik.
Kata pengantar. Pada pasar modern ada secara sederhana banyak pilihan bahan yang berbeda dalam harga dan karakteristik lainnya. Mari kita coba membandingkan bahan insulasi berdasarkan konduktivitas termal dan memahami keragaman ini untuk membuat keputusan yang tepat dalam memilih bahan insulasi tertentu. Mari kita pertimbangkan parameter mana yang lebih penting saat memilih - konduktivitas termal atau karakteristik lainnya.
Karakteristik utama isolasi
Mari kita berikan dulu ciri-ciri yang paling populer bahan isolasi termal, yang pertama-tama harus Anda perhatikan saat memilih. Perbandingan bahan insulasi dalam hal konduktivitas termal harus dilakukan hanya berdasarkan tujuan bahan dan kondisi di dalam ruangan (kelembaban, keberadaan api terbuka dll.). Kami telah mengatur lebih lanjut berdasarkan kepentingan karakteristik utama isolasi.
Konduktivitas termal. Semakin rendah indikator ini, semakin sedikit lapisan isolasi termal yang diperlukan, yang berarti biaya isolasi juga akan berkurang.
Permeabilitas kelembaban. Permeabilitas material yang lebih rendah terhadap uap air berkurang selama pengoperasian dampak negatif untuk isolasi.
Keamanan kebakaran. Insulasi termal tidak boleh membakar atau mengeluarkan gas beracun, terutama saat mengisolasi ruang ketel atau cerobong asap.
Daya tahan. Semakin lama masa pakainya, semakin murah biaya pengoperasiannya, karena tidak perlu sering diganti.
Keramahan lingkungan. Bahannya harus aman bagi manusia dan alam sekitar.
Ekonomis. Bahan tersebut harus dapat diakses oleh banyak konsumen dan memiliki rasio harga/kualitas yang optimal.
Mudah dipasang. Properti ini untuk bahan isolasi termal sangat penting bagi yang ingin melakukan perbaikan sendiri.
Ketebalan dan berat bahan. Semakin tipis dan ringan insulasi, semakin ringan strukturnya saat memasang insulasi termal.
Kedap suara. Semakin tinggi nilai insulasi suara suatu material, semakin baik perlindungan ruang tamu dari kebisingan asing dari jalan.
Polistiren yang diperluas (busa)
Ini adalah bahan isolasi termal paling populer di Rusia karena konduktivitas termalnya yang rendah, biaya rendah, dan kemudahan pemasangan. Busa polistiren diproduksi dalam bentuk pelat dengan ketebalan 20 hingga 150 mm dengan busa polistiren dan terdiri dari 99% udara. Bahan tersebut memiliki kepadatan yang berbeda-beda, memiliki konduktivitas termal yang rendah dan tahan terhadap kelembaban.
Karena biayanya yang rendah, busa polistiren sangat diminati oleh perusahaan dan pengembang swasta untuk insulasi. berbagai ruangan. Namun bahannya cukup rapuh dan cepat terbakar sehingga mengeluarkan zat beracun saat dibakar. Oleh karena itu, busa polistiren lebih disukai digunakan tempat non-perumahan dan untuk isolasi termal struktur yang tidak dibebani - isolasi fasad di bawah plester, dinding ruang bawah tanah, dll.
Busa polistiren yang diekstrusi
Ekstrusi (technoplex, penoplex, dll) tidak terkena kelembaban dan pembusukan. Ini adalah bahan yang sangat tahan lama dan mudah digunakan sehingga mudah dipotong dengan pisau ukuran yang diperlukan. Penyerapan air yang rendah memastikan kelembaban tinggi perubahan minimal pada properti yang dimiliki pelat tersebut kepadatan tinggi dan ketahanan kompresi. Busa polistiren yang diekstrusi tahan api, tahan lama, dan mudah digunakan.
Semua karakteristik ini, bersama dengan konduktivitas termal yang rendah dibandingkan dengan bahan insulasi lainnya, menjadikan pelat Technoplex, URSA XPS atau Penoplex bahan yang ideal untuk isolasi pondasi strip rumah dan area buta. Menurut pabrikan, lembaran ekstrusi setebal 50 milimeter menggantikan blok busa 60 mm dalam hal konduktivitas termal, sementara bahan tersebut tidak membiarkan uap air melewatinya dan Anda dapat melakukannya tanpa lapisan kedap air tambahan.
Wol mineral
Lembaran wol mineral Izover dalam kemasan
Wol mineral (misalnya Izover, URSA, Tekhnoruf, dll.) terbuat dari bahan alami bahan alami– terak, batuan dan dolomit menurut teknologi khusus. Wol mineral memiliki konduktivitas termal yang rendah dan benar-benar tahan api. Bahannya diproduksi dalam bentuk lembaran dan gulungan kekerasan yang berbeda. Untuk bidang horizontal, digunakan alas yang kurang padat, misalnya struktur vertikal menggunakan pelat kaku dan semi kaku.
Namun, salah satu kelemahannya yang signifikan isolasi ini, seperti wol basal, memiliki ketahanan terhadap kelembapan yang rendah, sehingga memerlukan perangkat penghalang kelembapan dan uap tambahan saat memasang wol mineral. Para ahli tidak merekomendasikan penggunaan wol mineral untuk isolasi kamar basah - ruang bawah tanah rumah dan ruang bawah tanah, untuk isolasi termal ruang uap dari dalam di kamar mandi dan ruang ganti. Namun di sini juga dapat digunakan dengan lapisan kedap air yang tepat.
Wol basal
Bahan ini diproduksi dengan cara melebur batuan basal dan meniup massa cairnya dengan penambahan berbagai komponen sehingga diperoleh struktur berserat dengan sifat anti air. Bahannya tidak mudah terbakar, aman bagi kesehatan manusia, memiliki Penampilan yang bagus pada isolasi termal dan isolasi suara tempat. Dapat digunakan untuk internal dan eksternal isolasi termal eksternal.
Saat memasang wol basal, sebaiknya gunakan alat pelindung (sarung tangan, respirator, dan kacamata) untuk melindungi selaput lendir dari mikropartikel kapas. Merek wol basal paling terkenal di Rusia adalah bahan dengan merek Rockwool. Selama pengoperasian, pelat insulasi termal tidak dipadatkan dan tidak berlapis, yang berarti properti yang sangat baik Konduktivitas termal yang rendah dari wol basal tetap tidak berubah seiring waktu.
Penofol, isolon (polietilen berbusa)
Penofol dan isolon merupakan bahan insulasi gulungan dengan ketebalan 2 sampai 10 mm, terdiri dari busa polietilen. Bahannya juga tersedia dengan lapisan foil di salah satu sisinya untuk menciptakan efek reflektif. Insulasi ini beberapa kali lebih tipis dari bahan insulasi yang disajikan sebelumnya, tetapi pada saat yang sama menahan dan memantulkan hingga 97% energi panas. Polietilen berbusa memiliki jangka panjang operasional dan ramah lingkungan.
Isolon dan foil penofol merupakan bahan isolasi termal yang ringan, tipis dan sangat mudah digunakan. Menggunakan isolasi gulungan untuk insulasi termal ruangan basah, misalnya, saat mengisolasi balkon dan loggia di apartemen. Selain itu, penggunaan insulasi ini akan membantu Anda berhemat area yang dapat digunakan di dalam ruangan, dengan insulasi di dalamnya. Baca lebih lanjut tentang bahan-bahan ini di bagian “Isolasi termal organik”.
Perbandingan bahan isolasi. Tabel konduktivitas termal
Hal ini dimungkinkan berdasarkan beberapa karakteristik mendasar.
Karakteristik utama bahan isolasi termal
Konduktivitas termal. Semakin rendah konduktivitas termal, semakin sedikit lapisan isolasi yang diperlukan, yang berarti biaya isolasi Anda akan berkurang.
Permeabilitas kelembaban. Permeabilitas kelembapan yang lebih rendah mengurangi dampak negatif kelembapan pada insulasi selama penggunaan selanjutnya.
Keamanan kebakaran. Bahan tersebut tidak boleh mendukung pembakaran dan mengeluarkan asap beracun, tetapi harus dapat padam dengan sendirinya.
Ekonomis. Isolasi harus terjangkau untuk berbagai konsumen.
Daya tahan. Semakin lama masa penggunaan insulasi maka semakin murah bagi konsumen selama pengoperasiannya dan tidak memerlukan penggantian atau perbaikan yang sering.
Keramahan lingkungan. Bahan isolasi termal harus ramah lingkungan, aman bagi kesehatan manusia dan lingkungan. Karakteristik ini penting untuk tempat tinggal.
Ketebalan bahan. Semakin tipis insulasinya, semakin sedikit ruang hidup yang akan “dimakan”.
Berat bahan. Berat insulasi yang lebih sedikit akan menghasilkan bobot struktur insulasi yang lebih sedikit setelah pemasangan.
Kedap suara. Semakin tinggi insulasi suara, semakin besar perlindungan yang lebih baik tempat tinggal dari kebisingan jalan.
Mudah dipasang. Momen ini cukup penting bagi mereka yang suka melakukan renovasi rumah dengan tangan sendiri.
Perbandingan karakteristik bahan insulasi populer
Plastik busa (polystyrene yang diperluas)
Insulasi ini adalah yang paling populer karena kemudahan pemasangan dan biaya rendah.
Busa polistiren dibuat dari busa polistiren, memiliki konduktivitas termal yang sangat rendah, tahan terhadap kelembapan, mudah dipotong dengan pisau dan nyaman selama pemasangan. Karena biayanya yang rendah, ini sangat diminati untuk mengisolasi berbagai ruangan. Namun bahannya cukup rapuh dan juga mendukung pembakaran sehingga melepaskan zat beracun ke atmosfer. Lebih baik menggunakan busa polistiren di tempat non-perumahan.
Penoplex (busa polistiren yang diekstrusi)
Insulasi tidak mudah busuk atau lembab, sangat tahan lama dan mudah digunakan - dapat dengan mudah dipotong dengan pisau. Penyerapan air yang rendah memastikan perubahan kecil pada konduktivitas termal material dalam kondisi kelembaban tinggi; pelat memiliki ketahanan kompresi yang tinggi dan tidak terurai. Berkat ini, busa polistiren yang diekstrusi dapat digunakan untuk insulasi landasan strip dan daerah buta. Penoplex tahan api, tahan lama dan mudah digunakan.
Wol basal
Bahannya terbuat dari batuan basalt dengan cara dicairkan dan ditiup dengan penambahan komponen sehingga diperoleh struktur bahan berserat dengan sifat anti air. Selama pengoperasian, wol basal tidak dipadatkan, yang berarti sifat-sifatnya tidak berubah seiring waktu. Bahannya tahan api dan ramah lingkungan, memiliki insulasi suara dan insulasi termal yang baik. Digunakan untuk isolasi internal dan eksternal. Di ruangan lembab membutuhkan penghalang uap tambahan.
Wol mineral
Wol mineral diproduksi dari bahan alami - batu, terak, dolomit menggunakan teknologi khusus. Mineral ini memiliki konduktivitas termal yang rendah, tahan api dan benar-benar aman. Salah satu kelemahan insulasi adalah ketahanannya terhadap kelembapan yang rendah, sehingga memerlukan pemasangan penghalang uap dan kelembapan tambahan saat menggunakannya. Bahan ini tidak direkomendasikan untuk isolasi ruang bawah tanah dan fondasi, serta di kamar basah - ruang uap, pemandian, ruang ganti.
Penofol, isolon (isolator panas foil yang terbuat dari polietilen)
Insulasi terdiri dari beberapa lapisan polietilen berbusa, yang memiliki ketebalan dan struktur berpori berbeda. Bahannya sering kali memiliki lapisan foil untuk efek reflektif dan tersedia dalam bentuk gulungan dan lembaran. Insulasi ini tebalnya beberapa milimeter (10 kali lebih tipis dari insulasi konvensional), namun memantulkan hingga 97% energi panas; ini adalah bahan yang sangat ringan, tipis dan mudah digunakan. Digunakan untuk isolasi termal dan kedap air tempat. Ia memiliki masa pakai yang lama dan tidak mengeluarkan zat berbahaya.
Yang pertama adalah koefisien konduktivitas termal, yang dilambangkan dengan simbol “lambda” (ι). Koefisien ini menunjukkan berapa banyak kalor yang melewati suatu bahan setebal 1 meter dan luas 1 m² dalam 1 jam, asalkan perbedaan suhu lingkungan pada kedua permukaan adalah 10°C.
Koefisien konduktivitas termal dari insulasi apa pun bergantung pada banyak faktor - pada kelembaban, permeabilitas uap, kapasitas panas, porositas dan lain-lain karakteristik bahan.
Sensitivitas terhadap kelembaban
Kelembaban adalah jumlah uap air yang terkandung dalam isolasi. Air menghantarkan panas dengan baik, dan permukaan yang jenuh dengan air akan membantu mendinginkan ruangan. Akibatnya, bahan insulasi termal yang terlalu lembab akan kehilangan kualitasnya dan tidak memberikan efek yang diinginkan. Dan sebaliknya: semakin banyak sifat anti airnya, semakin baik.
Permeabilitas uap merupakan parameter yang mendekati kelembaban. Dalam istilah numerik, ini mewakili volume uap air yang melewati 1 m2 insulasi dalam 1 jam, dengan syarat perbedaan tekanan potensial uap adalah 1 Pa dan suhu mediumnya sama.
Pada permeabilitas uap yang tinggi bahannya mungkin menjadi lembap. Dalam hal ini, ketika mengisolasi dinding dan langit-langit rumah, disarankan untuk memasang lapisan penghalang uap.
Penyerapan air adalah kemampuan suatu produk untuk menyerap cairan ketika bersentuhan. Koefisien penyerapan air sangat penting untuk bahan yang digunakan untuk isolasi termal eksternal. Kelembaban tinggi udara, curah hujan dan embun dapat menyebabkan penurunan karakteristik material.
Kepadatan dan kapasitas panas
Porositas adalah jumlah pori-pori udara yang dinyatakan dalam persentase terhadap total volume produk. Ada pori-pori yang tertutup dan terbuka, besar dan kecil. Penting agar mereka didistribusikan secara merata dalam struktur material: ini menunjukkan kualitas produk. Porositas terkadang bisa mencapai 50%; pada beberapa jenis plastik seluler, angkanya mencapai 90-98%.
Massa jenis merupakan salah satu sifat yang mempengaruhi massa suatu bahan. Tabel khusus akan membantu Anda menentukan kedua parameter ini. Mengetahui kepadatannya, Anda dapat menghitung berapa besar beban pada dinding rumah atau langit-langitnya akan bertambah.
Kapasitas panas adalah indikator yang menunjukkan berapa banyak panas yang siap diakumulasikan oleh insulasi. Biostabilitas adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan pengaruh faktor biologis, misalnya flora patogen. Ketahanan api adalah ketahanan terhadap isolasi api, dan parameter ini tidak boleh disamakan dengan keselamatan kebakaran. Ada juga karakteristik lain yang meliputi kekuatan, ketahanan lentur, ketahanan beku, dan ketahanan aus.
Koefisien resistensi
Selain itu, saat melakukan perhitungan, Anda perlu mengetahui koefisien U - ketahanan struktur terhadap perpindahan panas. Indikator ini tidak ada hubungannya dengan kualitas bahan itu sendiri, tetapi Anda perlu mengetahuinya untuk membuatnya pilihan tepat di antara berbagai bahan isolasi. Faktor U adalah perbandingan perbedaan suhu pada kedua sisi insulasi dengan volume aliran panas yang melewatinya. Untuk mengetahui ketahanan termal dinding dan langit-langit, Anda memerlukan tabel tempat menghitungnya
Anda dapat membuat sendiri perhitungan yang diperlukan. Untuk melakukan ini, ketebalan lapisan material dibagi dengan koefisien konduktivitas termal. Parameter terakhir - jika kita berbicara tentang insulasi - harus ditunjukkan pada kemasan bahan. Dalam hal elemen struktur rumah, semuanya menjadi sedikit lebih rumit: meskipun ketebalannya dapat diukur secara mandiri, koefisien konduktivitas termal beton, kayu atau batu bata harus dicari dalam manual khusus.
Pada saat yang sama, bahan sering digunakan untuk mengisolasi dinding, langit-langit dan lantai dalam satu ruangan. jenis yang berbeda, karena untuk setiap bidang koefisien konduktivitas termal harus dihitung secara terpisah.
Konduktivitas termal dari jenis isolasi utama
Berdasarkan koefisien U, Anda dapat memilih jenis insulasi termal mana yang terbaik untuk digunakan dan berapa ketebalan lapisan material yang seharusnya. Tabel di bawah ini berisi informasi tentang kepadatan, permeabilitas uap, dan konduktivitas termal bahan insulasi populer:
Keuntungan dan kerugian dari berbagai isolasi termal
Saat memilih insulasi termal, Anda tidak hanya perlu mempertimbangkannya properti fisik, tetapi juga parameter seperti kemudahan pemasangan, kebutuhan perawatan tambahan, daya tahan dan biaya.
Perbandingan opsi paling modern
Seperti yang diperlihatkan oleh praktik, cara termudah adalah dengan memasang busa poliuretan dan penoizol, yang diaplikasikan pada permukaan yang akan dirawat dalam bentuk busa. Bahan-bahan ini terbuat dari plastik, mudah mengisi rongga di dalam dinding bangunan. Kerugian dari bahan berbusa adalah perlunya menggunakan peralatan khusus untuk menyemprotkannya.
Seperti yang ditunjukkan tabel di atas, busa polistiren yang diekstrusi merupakan pesaing yang layak untuk busa poliuretan. Bahan ini tersedia dalam bentuk balok padat, namun dengan bantuan pisau tukang kayu biasa dapat dipotong menjadi bentuk apapun. Membandingkan karakteristik busa dan polimer padat, perlu dicatat bahwa busa tidak membentuk lapisan, dan ini adalah keunggulan utamanya dibandingkan balok.
Perbandingan bahan katun
Wol mineral memiliki sifat yang mirip dengan plastik busa dan polistiren yang diperluas, tetapi “bernafas” dan tidak terbakar. Ia juga memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap kelembapan dan praktis tidak mengubah kualitasnya selama pengoperasian. Jika Anda memiliki pilihan antara polimer padat dan wol mineral, lebih baik memberikan preferensi pada yang terakhir.
kamu wol batu karakteristik komparatif sama dengan mineral, tetapi biayanya lebih tinggi. Ecowool memiliki harga yang wajar dan mudah dipasang, namun memiliki kekuatan tekan yang rendah dan melorot seiring waktu. Fiberglass juga melorot dan, terlebih lagi, hancur.
Bahan curah dan organik
Terkadang digunakan untuk isolasi termal rumah. bahan curah– perlit dan butiran kertas. Mereka menolak air dan tahan terhadap faktor patogen. Perlite ramah lingkungan, tidak terbakar dan tidak mengendap. Namun, bahan curah jarang digunakan untuk insulasi dinding, lebih baik digunakan untuk melengkapi lantai dan langit-langit.
Dari bahan organik perlu dibedakan rami, serat kayu dan penutup gabus. Mereka aman untuk lingkungan, tetapi mudah terbakar jika tidak diresapi dengan bahan khusus. Selain itu, serat kayu rentan terhadap faktor biologis.
Secara umum, jika kita memperhitungkan biaya, kepraktisan, konduktivitas termal, dan daya tahan insulasi, maka bahan terbaik untuk finishing dinding dan langit-langit - ini adalah busa poliuretan, penoizol, dan wol mineral. Jenis isolasi lainnya memiliki sifat spesifik, sesuai dengan tujuannya situasi yang tidak standar, dan disarankan untuk menggunakan insulasi tersebut hanya jika tidak ada pilihan lain.
Kemampuan benda dan zat untuk mentransfer energi internal, didefinisikan dalam proses makro dengan istilah “ energi termal" disebut konduktivitas termal. Dalam teknologi dan konstruksi, konduktivitas termal struktur eksternal– salah satu kriteria standar yang paling penting.
Rumus konduktivitas termal (Hukum Fourier), yang dibahas lebih rinci di bawah ini, menghubungkan jumlah energi panas yang ditransfer per satuan waktu melalui suatu satuan luas melalui koefisien konduktivitas termal, yang berfungsi karakteristik dasar struktur bangunan berdasarkan perpindahan panasnya.
Konduktivitas termal dari beberapa bahan isolasi termal membuatnya tidak cocok untuk digunakan dalam konstruksi rumah, meskipun indikator lainnya cukup dapat diterima. Konduktivitas termal campuran dan material komposit yang digunakan untuk konstruksi rumah biasanya lebih tinggi dibandingkan bahan lain, karena sifat ini diperhitungkan ketika mengembangkan komposisinya.
Koefisien konduktivitas termal suatu bahan dapat ditentukan secara numerik menggunakan instrumen dan teknik khusus, yang wajib mematuhi standar arsitektur yang ada di Rusia.
Bahan isolasi termal konstruksi dan konduktivitas termalnya
Konduktivitas termal suatu struktur tidak hanya merupakan fungsi komponen penyusunnya; porositas insulasi memainkan peran penting, karena udara merupakan isolator panas yang baik. Perpindahan panas bahan berpori jauh lebih rendah dibandingkan bahan monolitik.
Perbandingan berbagai sifat produk struktural, yang meliputi: karakteristik kekuatan, beban yang diizinkan, konduktivitas termal bahan dan ketebalan yang diperlukan untuk memenuhi standar konduktivitas termal mengarah pada kesimpulan bahwa untuk konstruksi berkualitas tinggi rumah modern diperlukan penggunaan bahan insulasi termal dengan kapasitas insulasi yang tinggi per satuan volume dan massa.
Area terpisah dalam pembuatan bahan isolasi termal adalah isolasi pipa. Pipa memiliki dampak yang signifikan volume yang berguna ruang hidup, oleh karena itu, pengurangan yang signifikan dalam ketebalan insulasi termal, yang diperlukan untuk fungsi normal sistem, adalah salah satu dari persyaratan penting desain modern.
Sifat lingkungan dan perpindahan panas
Perpindahan panas masuk struktur bangunan tidak hanya bergantung pada sifat bahan isolasi termal dan perbedaan suhu, tetapi juga pada parameter lingkungan. Semakin rendah titik embun, semakin sedikit air di udara, semakin rendah konduktivitas termalnya. Pada saat yang sama, udara dingin selalu memiliki titik embun yang lebih rendah.
Oleh karena itu, untuk meningkatkan isolasi termal ruang hidup, mereka menggunakannya bahan penghalang uap, yang tindakannya didasarkan pada prinsip membran. Mereka memisahkan udara lembab di satu sisi bahan isolasi dari udara di permukaannya, sehingga secara signifikan mengurangi konduktivitas termal dinding.
Perbandingan ketebalan bahan insulasi termal yang diperlukan untuk memastikan standar arsitektur yang dapat diterima dari rumah yang dibangun menggunakan dan tanpa penghalang uap mengarah pada kesimpulan yang jelas tentang kebutuhan yang jelas untuk menggunakan kain membran yang diusulkan bersama dengan insulasi termal pada insulasi termal dinding dan atap. lapisan.
Bahan isolasi termal yang digunakan untuk mengatur pipa sistem pemanas dan sistem pasokan air sebagian besar merupakan produk yang terbuat dari bahan berpori dengan konduktivitas termal rendah, memiliki lapisan kontinu pada permukaannya yang diperoleh dengan ekstrusi, yang pada gilirannya memastikan titik embun konstan di dalam pori-pori. Oleh karena itu, diameter produk untuk insulasi pipa yang andal jauh lebih kecil daripada yang dibutuhkan tanpa adanya permukaan tersebut.
Tabel konduktivitas termal
Konduktivitas termal beberapa bahan diberikan pada tabel di bawah. Informasi produk bangunan lainnya dalam konstruksi dapat ditemukan di direktori.
| Bahan | Koefisien konduktivitas termal | Ketebalan yang dibutuhkan | |
| 1 | Polistiren yang diperluas PSB-S-25 | 0,042 | 124 |
| 2 | Batts Fasad Rockwool Wol Mineral | 0,046 | 135 |
| 3 | Terpaku balok kayu atau kayu solid | 0,18 | 530 |
| 4 | Blok keramik Proterm | 0,17 | 575 |
| 5 | Blok beton busa gas 400 kg/m3 | 0,18 | 610 |
| 6 | Balok beton polistiren 500 kg/m3 | 0,19 | 643 |
| 7 | Balok beton aerasi 600 kg/m3 | 0,29 | 981 |
| 8 | Balok beton tanah liat diperluas 800 kg/m3 | 0,31 | 1049 |
| 9 | Bata berongga tanah liat yang diperluas 1000 kg/m3 | 0,52 | 1530 |
| 10 | Batu bata bangunan tanah liat | 0,52 | 1530 |
| 11 | Batu bata bangunan pasir-kapur | 0,76 | 2236 |
| 12 | Beton bertulang (GOST 26633) 2500 kg/m3 | 0,87 | 2560 |
| Nama bahan | Konduktivitas termal, W/m*K | Permeabilitas uap, mg/m*h*Pa | Penyerapan kelembaban,% | Kelompok mudah terbakar |
| wol mineral | 0,037-0,048 | 0,49-0,6 | 1,5 | tidak |
| Styrofoam | 0,036-0,041 | 0,03 | 3 | G1-G4 |
| PPU | 0,023-0,035 | 0,02 | 2 | G2 |
| Penoizol | 0,028-0,034 | 0,21-0,24 | 18 | G1 |
| wol ramah lingkungan | 0,032-0,041 | 0,3 | 1 | G2 |
Polistiren yang diperluas
Insulasi berbusa berdasarkan komposisi stirena dan stirena-butadiena. Ini memiliki sifat insulasi panas yang baik dan digunakan untuk insulasi dinding dan pipa.
Pelat ekstrusi
Beragam bahan dasarnya (terutama busa poliuretan dan busa polistiren). Pelat memiliki alur sambungan, sehingga tidak perlu disegel satu sama lain. Ini bahan modern, digunakan untuk mengisolasi permukaan yang besar dan datar.
Penofol
Polietilen foil berbusa. Ia memiliki sejumlah keunggulan: elastis, tidak memungkinkan udara masuk, dan memiliki permukaan reflektif. Ini digunakan untuk insulasi termal dinding, pipa, lantai, memiliki sifat insulasi termal yang baik, tetapi pada saat yang sama “tidak bernafas”, dengan kata lain, uap air dapat mengembun di permukaannya dengan perbedaan suhu yang besar.
Wol mineral
Isolasi serat terbuat dari serat mineral. Banyak digunakan untuk insulasi dinding, langit-langit dan atap, sangat diperlukan untuk insulasi permukaan tidak rata yang kompleks. Dapat digunakan sebagai pembungkus pipa berdiameter besar. Lebih elastis dari wol basal dan bobotnya lebih ringan. Karakteristik lainnya sedikit lebih buruk, kecuali harga.
Wol basal
Salah satu bahan isolasi elastis lembaran premium paling modern. Agak kurang elastis dibandingkan wol mineral. Memiliki lebih besar berat jenis, dimensi transportasi besar, biaya lebih tinggi.
Styrofoam
Busa poliuretan berbusa. Digunakan dalam bentuk pelat yang dipasang “butt joint”. Ini digunakan untuk isolasi dinding, lantai dan langit-langit, dan atap.
Bahan curah dan organik
Massal dan bahan organik(tanah liat yang diperluas, terak, serbuk gergaji, serutan) digunakan untuk mengisi rongga (dinding berlubang, langit-langit). Mereka memiliki sejumlah kelemahan: higroskopisitas, pemadatan seiring waktu, kemampuan penghalang uap yang rendah. Keuntungan utama adalah ketersediaan dan biaya.
Perbandingan permeabilitas uap bahan isolasi
Nama bahan Konduktivitas termal, W/m*K Permeabilitas uap, mg/m*h*Pa Penyerapan air, %
Kelompok mudah terbakar
Wol mineral 0,037-0,048 0,49-0,6 1,5 NG
Plastik busa 0,036-0,041 0,03 3 G1-G4
PPU 0,023-0,035 0,02 2 G2
Penoizol 0,028-0,034 0,21-0,24 18 G1
Ecowool 0,032-0,041 0,3 1 G2
Konduktivitas termal dinding rumah, sama dengan jumlah konduktivitas termal semua lapisan strukturnya, dibagi ketebalannya, menunjukkan berapa besarnya desain ini bisa tetap hangat.
Analisis komparatif data dari tabel konduktivitas termal bahan dan bahan insulasi memungkinkan seseorang membuat perhitungan tentang penerapannya dalam kasus tertentu. Konduktivitas termal bahan bangunan rumah, sebagaimana disebutkan di atas, juga bergantung pada titik embun lingkungan di antara permukaannya.
Hukum Fourier tentang konduktivitas termal
Kesimpulannya, beberapa kata tentang landasan teori fenomena perpindahan panas dan konduktivitas termal. Untuk menghitung koefisien konduktivitas termal bahan, digunakan hukum Fourier, yang menggambarkan hubungan antara laju aliran energi panas melalui satuan luas penampang.
Konduktivitas termal melalui koefisien λ berhubungan dengan parameter fisik suatu benda. Jika kita menganggap paralelepiped sebagai benda penghantar panas, maka jumlah panas yang melewatinya per satuan waktu dapat dijelaskan dengan rumus berikut (hukum Fourier):
P=λ ×S∆T/l, dengan P adalah daya kehilangan panas, S adalah luas penampang parallelepiped, T adalah perbedaan suhu antar permukaan, l adalah panjang parallelepiped (jarak antara wajah).
Dengan kata lain, koefisien yang ditentukan dengan mengukur perbedaan suhu sama dengan jumlah kalor yang melewatinya sentimeter persegi penampang bahan per satuan waktu.