Теплоизоляционные материалы

Решили сделать свое жилище энергоэффективным, чтобы тратить меньше средств на его отопление, или просто утеплить стены, чтобы сделать проживание в нем более комфортным, но при этом не знаете, на каком материале остановить свой выбор? Ведь хочется, чтобы он был качественным, не пропускал воду, не слишком утяжелял конструкцию, был паропроницаемым, не боялся грибка и плесени и при этом – желательно не слишком дорогим, не оказывал негативных влияний на жизнедеятельность человека, а лучше – был натуральным. Представленные на современном рынке теплоизоляционные материалы поражают своим разнообразием, среди которого нелегко сделать правильный выбор. В рамках данной статьи мы определимся, на какие характеристики следует обратить внимание, какие достоинства и недостатки имеют те или иные виды материалов и из чего они сделаны.

Содержание

1. Характеристики теплоизоляционных материалов
2. Теплоизоляционные материалы для стен
   • Теплоизоляционные материалы из неорганического сырья
   • Полимерная теплоизоляция
   • Теплоизоляционные материалы из органического сырья
3. Сравнение теплоизоляционных материалов

Для начала давайте выясним, для чего нужны такие материалы и что они собой представляют.

Основной функцией теплоизоляционного материала является предотвращение потери тепла из изолируемого помещения, например, в холодное время года, и проникновению тепла внутрь – жарким летом. Передача тепла обусловлена движением молекул, которое невозможно остановить полностью, но можно снизить. Так, в неподвижном сухом воздухе молекулы движутся медленнее всего. Именно это свойство и было взято в основу производства теплоизоляционных материалов, представляющих собой воздух, упакованный различными способами: в порах, ячейках, капсулах.

Характеристики теплоизоляционных материалов

Выбирая тот или иной изоляционный материал, следует обратить внимание на несколько основополагающих характеристик.

Коэффициент теплопроводности (лямбда – λ) – главный показатель для теплоизоляционных материалов. Он показывает количество теплоты, которое проходит сквозь материал, имеющий толщину 1 м и площадь 1 м2 , за один час при условии, что разница температур на противоположных поверхностях составляет 10 °С. Например, коэффициент теплопроводности сухого воздуха составляет 0,023 Вт/(м*С). На величину теплопроводности влияют другие характеристики материала: пористость, влажность, температура, химический состав и другие.

Пористость – процент воздушных пор в общем объеме изделия. Может составлять 50% и более. В некоторых ячеистых пластмассах доходит до 90 – 98 %. Поры могут быть открытыми, закрытыми, мелкими или крупными. Очень важным является их равномерное распределение внутри материала.

Влажность – количество влаги, содержащейся в материале. Данный параметр влияет на теплопроводность. Так как вода очень хорошо проводит тепло, материал, насыщенный водой – мокрый, не будет выполнять свои функции.

Водопоглощение – способность материала впитывать воду при прямом контакте с ней. Очень важный момент для наружной изоляции, которая может находиться под осадками, для внутренней изоляции в помещениях с повышенным уровнем влажности. Если материал будет впитывать воду, его свойства будут падать.

Паропроницаемость – количество водяного пара, проходящее через материал, толщиной 1 м и площадью 1 м2, за 1 час при условии, что температура одинакова с обеих сторон материала, а разность парциального давления пара равна 1 Па. Данный параметр влияет на необходимость обустройства дополнительной пароизоляции.

Плотность материала влияет на его массу. По ней можно высчитать, насколько будет утяжелена конструкция, если использовать тот или иной материал определенной толщины.

Биостойкость определяет, возможно ли развитие грибков, плесени и другой патогенной флоры на поверхности или внутри структуры материала.

Теплоемкость материала важна в регионах с частой сменой температур. Она показывает количество тепла, которое может аккумулировать теплоизоляция.

Существуют и другие характеристики: огнестойкость, прочность, морозостойкость, прочность на изгиб и показатели пожарной безопасности. При выборе материала на них также стоит обратить внимание, а также на еще один показатель, не имеющий прямого отношения к конкретному теплоизоляционному материалу:

Коэффициент U – способность конструкции пропускать тепло. Будь то стены, потолок или пол, в зависимости от материалов, из которых они выполнены, могут пропускать тепло в разном количестве и с разной скоростью. Данный коэффициент является комбинированной величиной, в расчет которой входят все использованные послойно материалы и воздушные промежутки между ними. От значения коэффициента U конкретного здания или конструкции будет зависеть, какой теплоизоляционный материал можно использовать, и какая требуется толщина этого материала.

Теплоизоляционные материалы для стен

На сегодняшний день производство теплоизоляционных материалов налажено, как из неорганического сырья, так и органического. Рассмотрим их отдельно по причине их различного влияния на окружающую среду и человека, а также условий утилизации.

Теплоизоляционные материалы из неорганического сырья

Минеральная вата является, пожалуй, самым распространенным материалом на данный момент. Производится из минерального сырья: доломитов, базальтов и других ископаемых. Полученные в результате расплавления минералов волокна скрепляются связующим веществом, в качестве которого часто выступает фенолформальдегидная смола. Легкость производства обусловила низкую цену на данный материал.

Преимущества минеральной ваты:

• Хорошие теплоизолирующие свойства.
• Практически не впитывает влагу.
• Морозостойкая.
• Может служить дополнительной звукоизоляцией.
• Не горит.
• Долговечная.
• Не меняет своих характеристик.
• Не подвержена гниению.
• «Дышит».

Недостатки:

• Недостаточно прочная.
• Требует пароизоляции.
• Требует гидроизоляции.
• Фенолформальдегид – токсичное вещество.
• Требует специальной утилизации.

Форма выпуска: рыхлая вата, маты, цилиндры, плиты с разной плотностью (легкие, мягкие, полужесткие, жесткие).

Каменная вата производится из горной породы диабаза путем расплавления и превращения жидкой массы в волокна. Такой материал на 99 % состоит из воздуха и только на 1 % из горной породы. Используется для утепления стен и других конструкций повсеместно.

Преимущества каменной ваты:

• Обеспечивает звукоизоляцию.
• Не горит.
• Не подвержена гниению.
• Препятствует распространению огня. Плавится при температуре 1000 °С.

Недостатки:

• Энергоемкий процесс производства.
• Требует специальной утилизации.

Пеностекло (ячеистое стекло) производится из стеклянного порошка путем его спекания с газообразователями. Воздух занимает 80 – 95 % материала.

Преимущества пеностекла:

• Прочное. Можно вбивать гвозди.
• Водостойкое.
• Морозостойкое.
• Не горит.
• Не подвержено гниению.
• Долговечное.

Недостатки:

• Не «дышит» (требуется дополнительная вентиляция).
• Дорогое.

Перлит – вулканическая порода. При нагревании увеличивается в несколько раз, из-за чего процесс производства напоминает создание попкорна. Используется для теплоизоляции с середины прошлого века.

Преимущества перлита:

• Экологически чистый материал.
• Не горит.
• Не поглощает влагу.
• Не оседает.
• Устойчив к гниению и влиянию патогенной флоры
• Прост в использовании (можно засыпать или задувать в пустоты).
• Утилизируется компостированием (улучшает качества почвы).

Недостатки:

• Может высыпаться из пустот во время прокладки в стенах труб или кабелей.

К теплоизоляционным материалам из неорганического сырья также относятся различные теплоизоляционные бетоны: газобетон, ячеистый бетон, пенобетон. А также бетоны с заполнителями: керамзитобетон, перлитобетон, полистиролбетон.

Полимерная теплоизоляция

Экструдированный пенополистирол имеет цельную, прочную микроструктуру. Ячейки закрыты, непроницаемы и заполнены воздухом. Ни вода, ни воздух не могут проникать из ячейки в ячейку.

Преимущества экструдированного пенополистирола:

• Хорошие показатели теплопроводности.
• Инертен по отношению к большинству веществ.
• Не впитывает влагу.
• Прочнее пенопласта.

Недостатки:

• Горючий (в процессе горения выделяет токсичные вещества).
• Не «дышит».

Полистирольные пенопласты представляют собой маленькие шарики, скрепленные между собой. Могут производиться как прессовым, так и беспрессовым способом.

Преимущества полистирольных пенопластов:

• Недорогие.
• Прочные.
• Хорошо теплоизолируют.
• Удобны в монтаже.

Недостатки:

• Под действием солнечных лучей желтеют и распадаются.
• Не «дышат».
• Горят.
• При проникновении влаги разрушается структура.

Пенополиуретан представляет собой жидкий теплоизолирующий материал. При смешении ингредиентов с воздухом образуется мелкодисперсный аэрозоль, который можно напылять на поверхность с любой геометрией.

Преимущества пенополиуретана:

• Потрясающая эластичность материала.
• Устойчив к грибкам и плесени.
• Можно утеплять неровные поверхности.
• Легкий монтаж, не занимающий много времени.
• Не имеет стыков.

Недостатки:

• Горит, выделяя токсичные вещества.
• Не «дышит».
• Для монтажа требуется специальная установка.

Теплоизоляционные материалы из органического сырья

Бумага используется для утепления с середины прошлого столетия. Такие материалы представляют собой гранулы, полученные из газет и другой макулатуры. Для задувания этих гранул в пустоты в стенах необходима помощь специалистов.

Преимущества теплоизоляционных материалов на основе бумаги:

• Не горят (обрабатываются нейтральными солями).
• Отталкивают воду.
• Хорошо заполняют полости.
• Легкие в использовании.
• Не приносят вреда окружающей среде.
• Утилизируются обычным компостированием.
• Устойчивы к грибкам.
• Не требуют дополнительной пароизоляции.

Недостатки:

• Ограниченная сфера применения из-за специфической формы изделия – гранул.

Лен используется в качестве утеплителя довольно редко, в основном теми, кто заботится об окружающей среде и своем здоровье. Причина неповсеместного распространения материалов из льна – высокая цена. Хотя со временем прогнозируют ее снижение.

Преимущества льняных утеплителей:

• Превосходные изоляционные качества.
• Не требуют дополнительной пароизоляции.
• Утилизируются сжиганием или компостированием.
• Абсолютно натуральные.
• Устойчивы к грибкам и микроорганизмам.

Недостатки:

• Трудно режутся.
• Необходима дополнительная противопожарная защита.

Древесное волокно (целлюлозная вата) на данный момент считается одним из самых известных органических теплоизоляционных материалов. Представляет собой древесный материал, измельченный до состояния ваты. Производится как в сыпучем виде, так и в плитах. Используется для задувания в полости стен.

Преимущества целлюлозной ваты:

• Повышенные теплоизоляционные свойства.
• Служит звукоизоляцией.
• Проста и удобна в применении.
• Компостируется.

Недостатки:

• Подвержена гниению и грибку.
• Не может быть использована для изоляции полых стен старых зданий.
• Для повышения огнеупорных качеств добавлен полифосфат аммония.

Пробковая теплоизоляция производится из коры пробкового дуба без использования синтетических веществ. Пробка является еще одним абсолютно натуральным утеплителем, как и лен.

Преимущества пробки:

• Не гниет.
• Не поддается усадке.
• Прочная на сжатие и изгиб.
• Легкая.
•  Долговечная.
• Инертна к большинству веществ.
• Не горит (но тлеет).
• Во время тления не выделяет вредных веществ.

Недостатки:

• Обработана противогорючими пропитками.

Сравнение теплоизоляционных материалов

Перед тем как выбирать материал для утепления, желательно проконсультироваться со специалистами. Исходя из материала стен, их толщины и условий эксплуатации (климата), они посоветуют, какие материалы могут подойти в конкретном случае и какова должна быть их толщина. Если Вы не услышали в списке предложенных вариантов тот материал, которые хотели бы использовать, уточните этот нюанс. Возможно, данный материал просто выпал из внимания специалиста, а может он категорически не подходит для данной конструкции.

Выделить однозначно лучший теплоизоляционный материал невозможно. Все они в той или иной степени хороши для конкретных целей. Выбор зависит в первую очередь от теплоизоляционных свойств и от личных предпочтений и финансовых возможностей.

Например, обустраивая абсолютно экологичный дом из дерева, будет абсурдным использовать для утепления пенополистрол или пенопласт. Имеет смысл обратить внимание на натуральные материалы: лен, бумагу, целлюлозу и пробку.

В строительстве современных многоэтажных домов повсеместно используется пенопласт и другие полимерные материалы, так как их цена невелика, они просты в монтаже и имеют хорошие показатели теплопроводности. Но о влиянии таких материалов на жизнедеятельность человека в основном никто не задумывается. Застройщикам достаточно того, что производитель заверил в безопасности продукта.

В представленной таблице использования теплоизоляционных материалов:

Серым цветом обозначен правильный выбор;

Желтым цветом обозначены варианты, которые следует осуществлять с учетом пожарной безопасности;

Красный цвет - нельзя использовать.

Как видно из таблицы, любой из представленных в статье материалов хорош на своем месте: некоторые лучше использовать для утепления стен, другие – полов, третьи – чердаков и крыш. Даже для устройства теплоизоляции внутри здания или снаружи подойдут разные материалы.