Теплоизоляционные материалы, применяемые в строительстве. Как правильно выбрать утеплитель?

При строительстве современных зданий очень важно грамотно продумать теплоизоляцию. Правильно подобранная теплоизоляция позволит качественно утеплить все части здания, любые агрегаты и трубопроводы, а также исключить промерзание углов зданий.
Но сейчас разработано огромное количество разнообразных утеплителей. Как сориентироваться в таком многообразии? Есть простое решение.

В этом случае необходимо иметь представление об основных свойствах и характеристиках утеплителей и при выборе утеплителя руководствоваться ими, а также принимать к сведению условия эксплуатации материалов.

Основные характеристики теплоизоляции

1. Пористость утеплителя определяет его главные теплоизоляционные свойства, такие как плотность, теплопроводность, водопоглощение, стойкость. Лучшие теплоизоляционные характеристики наблюдаются у материалов с замкнутыми порами небольшого размера, распределенными равномерно, например, у ячеистых пластмасс. Поскольку пористость утеплителя не имеет единиц измерения, а выражается в процентном количестве пор от общего объема, то на практике учитывают другие характеристики материала, зависящие от пористости.

2. Плотность материала, зависящая от его пористости, обуславливает его теплоизоляцию, вес и прочность. Чем меньше этот показатель, тем лучше теплоизоляция, но меньше прочность.

3. Основным показателем для теплоизоляции является теплопроводность. Этот коэффициент зависит не только от структуры материала, но и от внешних условий, поэтому производитель должен указывать рядом с коэффициентом теплопроводности условия и методики его определения. Низкий коэффициент свидетельствует о хорошей теплоизоляции, но при этом надо учитывать влажность и водопоглощение материала, которые сильно влияют на теплопроводность.

4. Влажность материала, то есть, количество влаги в нем, определяет теплопроводность и теплоемкость его. Высокая влажность значительно ухудшает теплоизоляционные свойства.

5. Водопоглощение также влияет на свойства утеплителя, как и влажность. Материалы с высокой впитывающей способностью могут быстро ухудшить свои теплоизоляционные показатели. Но для этой проблемы решение уже найдено. Созданы специальные водоотталкивающие вещества, которыми пропитывают утеплитель. Материалы, пропитанные такими веществами, имеют пометку «гидрофобные», степень водопоглощения их сведена к минимуму.

6. Термостойкость – не менее важная характеристика, чем предыдущие. Она показывает температурные границы, за пределами которых материал и структура меняют свои физические свойства, то есть, становятся непрочными, могут разрушиться или расплавиться, или воспламениться.

7. Морозостойкость – еще одна, очень актуальная для нашего климата, характеристика, определяющая сохранение материалом всех своих свойств при многократных перепадах температуры. Единиц измерения у нее нет, и в ГОСТах и ТУ она не упоминается. Поэтому специалисты ориентируются на то, как долго или сколько раз утеплитель может переносить замораживание и оттаивание без потерь своих качеств.

Кроме основных характеристик утеплителей обращают внимание еще на несколько их свойств, имеющих значение в конкретных ситуациях.

Дополняющие свойства теплоизоляции

1. Прочность при сжатии изолирующих материалов обычно невелика за счет пористости. Те материалы, что имеют высокую прочность, например, кирпич, бетон, обладают значительно низкими теплоизоляционными показателями, хотя и называются теплоизоляционно-конструктивными.
2. Показатели пределов прочности утеплителей при изгибе и при растяжении более актуальны при утеплении трубопроводов и неровных поверхностей.
3. Теплоемкость, указывающая на количество теплоты, накопленное утеплителем, важно при эксплуатации там, где ожидаются частые многоградусные перепады температур.
4. Биостойкость подразумевает устойчивость материала к размножению микроорганизмов, грибков, воздействию насекомых и животных. Так же, как и теплоемкость, это свойство утеплителя во многом зависит от водостойкости.
5. Огнестойкость и пожаробезопасность имеют особое значение при строительстве производственных помещений. Но и для жилых зданий соблюдение пожарных нормативов является обязательным.
6. Токсичность строительных материалов, по сути, выражается в их химической стойкости. Правда, в последние годы в развитых странах именно токсичности уделяют огромное внимание, особенно в жилых зданиях. Об этой характеристике важно помнить при выборе утеплителей с полимерными добавками и предназначенных для использования внутри помещения.
7. Паропроницаемость утеплителя очень важно учесть, в основном, при использовании в помещениях с высокой влажностью. Применение утеплителя с большой паропроницаемостью в таком помещении очень быстро приведет к заметному ухудшению теплоизоляции. Для таких помещений используют специальные паровые барьеры, которые препятствуют накоплению влаги в утеплителе.

Особенности

Кроме описаний теплоизоляционных характеристик, у каждого производителя строительных материалов, есть своеобразные рубрикаторы теплоизоляции “по назначению, сфере применения”. Таким образом, можно быстро сориентироваться в том, какие материалы можно применять для утепления кровли, а какие для наружного и внутреннего утепления стен и пола по грунту.

Рассмотрим несколько примеров выбора теплоизоляции на примере наружного утепления вентфасадов минераловатными плитами. Вентилируемые фасады утепляют минераловатными плитами с приставкой “венти” или “вент”. У каждого производителя теплоизоляции в каталоге обязательно есть минераловатные плиты с такими приставками. Например, у Технониколь это Техновент, у ROCKWOOL – Венти БАТТС.

Например, необходимо подобрать утеплитель для вентилируемого фасада для здания аквапарка, которое будет построено в городе Сочи. Это пример из одного моего проекта для здания развлекательного комплекса с аквапарком. Посмотрим, как будет себя вести стена из 300 мм монолитного железобетона, утеплённая разными видами наружной теплоизоляции. Смоделируем случай максимальных теплопотерь на этой ограждающей конструкции – допустим это вентфасад с окнами, который крепится стальными анкерами к железобетону, а теплоизоляция (минераловатная плита) крепится стальными тарельчатыми анкерами – грибами, но чаще всего эти грибы бывают пластиковыми, т.е теплопотери меньше.

Описание конструкции: стена из монолитного железобетона толщиной 300 мм, утеплённая минераловатными плитами с элементами крепления навесного вентилируемого фасада и крепления теплоизоляции. Толщина теплоизоляционного слоя из минераловатных плит составляет 100 мм. Теплотехническими неоднородностями являются оконные откосы алюминиевого профиля (линейные неоднородности), стальные анкерные элементы для крепления системы вентиляционного фасада и крепления теплоизоляции (точечные неоднородности). За расчётный фрагмент принят весь фасад (Вентфасад (тип 2а)). Общая площадь стен за вычетом площади светопроёмов составляет: 247,3 м2. Протяжённость оконных откосов составит 81 м. Количество стальных анкерных дюбелей составляет 495 шт, а количество тарельчатых дюбелей на весь фасад составляет 1237 шт.

image001

Фрагмент: Вентфасад (тип 2а)
Плоский элемент: Вентфасад (тип 2а) с окнами и теплоизоляцией Техновент Стандарт (Технониколь). Коэффициент теплопроводности 0,039 Вт/(м2*С)

image002

Фрагмент: Вентфасад (тип 2а)
Плоский элемент: Вентфасад (тип 2а) с окнами и теплоизоляцией Техновент Стандарт (Технониколь). Коэффициент теплопроводности 0,039 Вт/(м2*С)
Линейный элемент: откос

image003

Фрагмент: Вентфасад (тип 2а)
Плоский элемент: Вентфасад (тип 2а) с окнами и теплоизоляцией Техновент Стандарт (Технониколь). Коэффициент теплопроводности 0,039 Вт/(м2*С)
Точечный элемент: Анкерный элемент

С точечной неоднородностью

image004

без точечной неоднородности

image005

Фрагмент: Вентфасад (тип 2а)
Плоский элемент: Вентфасад (тип 2а) с окнами и теплоизоляцией Техновент Стандарт (Технониколь). Коэффициент теплопроводности 0,039 Вт/(м2*С)
Точечный элемент: Тарельчатый дюбель для крепления теплоизоляции

С точечной неоднородностью

image006
без точечной неоднородности

image007

После решения задачи стационарной теплопередачи получаем для этой конструкции следующие результаты:
image008
Фрагмент: Вентфасад (тип 2а)
Плоский элемент: Вентфасад (тип 2а) с окнами и теплоизоляцией ROCKWOOL Венти Баттс. Коэффициент теплопроводности 0,040 Вт/(м2*С)
Линейный элемент: откос

image009

Фрагмент: Вентфасад (тип 2а)
Плоский элемент: Вентфасад (тип 2а) с окнами и теплоизоляцией ROCKWOOL Венти Баттс. Коэффициент теплопроводности 0,040 Вт/(м2*С)
Точечный элемент: Анкерный элемент

С точечной неоднородностью

image004

 

без точечной неоднородности

image007

Фрагмент: Вентфасад (тип 2а)
Плоский элемент: Вентфасад (тип 2а) с окнами и теплоизоляцией ROCKWOOL Венти Баттс. Коэффициент теплопроводности 0,040 Вт/(м2*С)
Точечный элемент: Тарельчатый дюбель для крепления теплоизоляции

С точечной неоднородностью

image006
без точечной неоднородности

image005

Решаем задачу, получаем результат для этой конструкции:

image011

 

Таким образом, эти два материала по свойствам идентичны и через ограждающую конструкцию будет проходить одинаковый тепловой поток 9,63 Вт/м2., т.к. коэффициенты теплопроводностей у этих материалов отличаются незначительно.

При выборе материала очень важно обращать внимание на его паропроницаемость. Иногда бывает так, что по теплотехническим характеристикам материалы идентичны, а по паропроницаемости сильно отличаются. Поэтому если использовать в ограждающей конструкции материал с большей паропроницаемостью, то в ряде случаев возможна конденсация влаги на поверхности конструкции. В этом случае в целях исключения конденсации влаги на поверхности ограждающей конструкции целесообразно заменить материал на материал с меньшей паропроницаемостью. Поэтому проверка приведённого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции на соответствие нормируемым величинам должна проводиться одновременно с проверкой на водопоглощение и конденсацию влаги.