Каталог
Каталог

Теплоизоляционные материалы: свойства, характеристики, разновидности

Понятие теплоизоляционных материалов крайне широко: в сфере строительства это – стройматериалы и приспособления с небольшой степенью теплопроводности, выполняющие функции:

теплозащиты сооружений жилого и нежилого назначения;

изоляции объектов инженерных систем;

защиты изолируемых объектов от нагрева (например, холодильные камеры).

Теплоизоляционные материалы: принцип действия

Чтобы выбрать подходящий теплоизоляционный материал, необходимо понимать принцип действия теплоизоляции.

Теплопроводностью называется перемещение тепла за счет движения молекул. Самый низкий коэффициент теплопроводности имеет неподвижный сухой воздух – 0,023 Вт/(м*С).

Чем ниже теплопроводность, тем выше теплоизоляция: поэтому, принцип действия любых теплоизоляционных материалов (в верхней зимней одежде, строительстве и т.д.) основан на удержании воздуха в своих порах или ячейках.


Что общего между всеми утеплителями, будь то базальтовая вата, стекловолокно или пенопласт? Это становится понятно при увеличении материалов под микроскопом: все они внутри пористые, состоят из ячеек или волокон, занимающих минимум пространства и служащих для задержки воздуха внутри материала (волокна и ячейки только замедляют молекулярное движение: остановить его полностью невозможно).

Если материал имеет низкую теплопроводность, он называется теплоизолятором, если же он предназначен для удержания тепла внутри объекта – он называется утеплителем: тем не менее, сейчас эти понятия уже не разграничиваются.

Основные характеристики теплоизоляционных материалов

Две основополагающих характеристики теплоизоляционных материалов – степень теплопроводности и пористость. Теплопроводность, в свою очередь, зависит от показателей влажности материала (влага более чем в 25 раз лучше проводит тепло, если теплоизолятор сырой, он не выполняет своих функций), температуры, состава и структуры.

Пористость – это показатель общего количества пор в материале (от 50 и до 98%): от нее зависит плотность и устойчивость теплоизолятора к деформации, а также его теплопроводность.

Структура пор может быть разной: они могут располагаться упорядоченно или хаотично (чем равномернее их распределение, тем лучше материал), иметь закрытую и открытую структуру, большой и маленький размер.

Не менее важны следующие характеристики:

Процент содержания влаги. Важный показатель – равновесная гигроскопическая влажность материала при изменениях температурно-влажностного режима эксплуатации материала.

Водопоглощение или свойство к впитыванию и удержанию влаги при прямом соприкосновении с ней. Существуют также гидрофобные теплоизоляционные материалы, не впитывающие влагу (это свойство достигается искусственным введением в состав материала особых добавок).

Плотность – отношение массы к объему, занимаемому материалом.

Прочность на сжатие. Если показатель прочности материала превышает 5 Мпа, то он относится к разряду теплоизоляционно-конструктивных материалов (может использоваться в несущих конструкциях).

Паропроницаемость – показатель количества водяного пара, проходящего через материал в условиях одинаковых температур с двух сторон слоя.

Класс пожарной безопасности материала.

Огнестойкость – свойство утеплителя в течение регламентированного времени (указано на упаковке) переносить высокие температуры без разрушения.

Биологическая стойкость: способность материала противодействовать живым микроорганизмам: грибкам, плесени, насекомым.

Температурная устойчивость – свойство материала сохранять исходные характеристики до определенной температуры.

Морозоустойчивость – способность материала сохранять свою структуру и свойства при многократном замерзании и размораживании.

Огнестойкость - способность конструкций в течение определенного времени выдерживать без разрушения воздействие высоких температур.

Прочностный предел на изгиб (для плитного утеплителя) и растяжение (для матов, войлочных рулонных материалов, и др.): показатель, важный для правильной транспортировки и установки утеплителя.


Виды и применение теплоизоляционных материалов

Минеральная вата считается самым популярным утеплителем универсального назначения. Минеральной ватой называется любой волокнистый утепляющий материал на основе минерального сырья: доломита, базальта и др. горных пород. Для придания формы, в процессе производства добавляется синтетический связующий компонент (чаще всего – фенолформальдегидная смола).

Степень пористости материала составляет свыше 95%, что обуславливает высокие теплоизоляционные свойства. Вата выпускается в матах, плитах 3-х степеней жесткости, цилиндрах (применяются для утепления труб).

Разновидности минеральной ваты:

Шлаковата: минвата на основе самого дешевого сырья – шлака, имеет низкие теплоизоляционные свойства, не применяется в жилых помещениях.

Каменная вата двух разновидностей: на основе природных ископаемых со связующим компонентом, и на основе тонкого и супертонкого базальтового волокна.

Стекловолокно (вата на основе очень тонких стеклонитей).

Минеральная вата относится к категории негорючих утеплителей. В числе ее преимуществ:

низкая теплопроводность;

шумоизоляция;

высокая морозоустойчивость и термоустойчивость.

Главным недостатком минваты является потеря свойств при намокании: для этого в состав некоторых минераловатных материалов добавляются вещества, придающие им гидрофобные качества. Кроме того, при монтаже ваты нужно предусмотреть пароизоляцию и гидроизоляцию.

Наивысшими теплоизолирующими свойствами обладает такая разновидность минераловатных материалов как плиты и маты на основе базальтовых горных пород. Выделяется два типа базальтового волокна: непрерывное и штапельное.

В числе преимуществ материала:

высокая степень огнезащиты;

теплостойкость: материал сохраняет свои свойства даже при высоких температурах;

звукоизоляция;

долговечность.

Стекловата – это материал на основе тонких и супертонких стеклонитей. Она имеет ту же сырьевую базу, что и стекло: известь, кварцевый песок, сода.

Материал выпускается в плитах, рулонах (стеклоткань, стеклохолст) стеклосетке, скорлупах (для тепловой изоляции труб). На основе стеклоткани и стеклохолстов производятся прошивные маты.

Стекловата имеет те же преимущества, что минеральная вата:

экологичность;

гибкость и эластичность стекловолокон;

устойчивость формы, минимальная деформация в процессе эксплуатации;

биологическая устойчивость.

По прочности стекловата выигрывает у базальтовых материалов, а также отличается повышенной шумоизоляцией. Вместе с тем, она меньше подходит для теплоизоляции технических объектов: предел температурной стойкости стекловолокна составляет 450С° (без учета связующего компонента), что ниже, чем у материалов на основе базальтовых пород.


В отдельный раздел стоит выделить полимерные теплоизоляционные материалы: (жесткие, средне жесткие и эластичные). Выделяется 2 вида пенопластовых материалов: термопластичные (после повторного нагрева размягчающиеся) и термонепластичные (материалы, отвердевающие после первичного нагрева и при повторном нагревании не размягчающиеся).

Термонепластичные материалы:

пенополистирол;

пенополивинилхлорид.

Термонепластичные материалы:

пенополиуретан;

материал на основе фенолформальдегидной или эпоксидной смол и др.

Полимерные материалы долговечны, обладают высокими теплоизолирующими свойствами, удобны в применении (кроме мелкодисперсного пенополиуретана, для нанесения которого требуется специальное оборудование), имеют невысокую степень водопоглощения.

Вместе с тем, большинство полимерных утеплителей относится к классу горючих материалов, кроме того, они не «дышащие».

Данные недостатки нивелирует такой утеплитель как ПИР плиты. Основа данного материала – пенополиизоцианурат. Он близок по структуре с пенополиуретаном, однако существенно превосходит его по показателям стабильности и устойчивости к химическому, механическому и термическому воздействию.

В числе прочих преимуществ материала:

энергоэффективность;

группа горючести Г1: теплоизоляция может долгое время сопротивляться воздействию открытого пламени;

водонепроницаемость: закрытая структура ячеек обеспечивает почти нулевой процент поглощения воды;

высокая упругость на сжатие;

деформационная устойчивость.

Многие производители, в частности ТМ ТехноНИКОЛЬ занимается производством особых PIR плит с герметичной двусторонней фольгированной обкладкой: такой теплоизолятор также выполняет функции пароизоляционной и гидроизоляционной мембраны.

Применение теплоизоляционных материалов позволяет минимизировать потери тепла при эксплуатации помещений. Если предполагается дополнительная теплоизоляция сооружения, можно сэкономить на дорогих строительных материалах и сделать стены прочие ограждающие конструкции более тонкими: при этом, их энергоэффективность будет даже выше. Существенно сокращая теплопотери, теплоизоляционные материалы позволяют снизить затраты на отопление эксплуатируемых помещений.