1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Высокие теплоизоляционные свойства

Теплоизоляция: виды и предназначение

Главная страница / Блог / Теплоизоляция: виды и предназначение

Назначение любой теплоизоляции — максимальное снижение потерь тепла, и как следствие экономия на обогреве дома или квартиры в осенне-зимний период и сохранение прохлады в летнюю жару.

Необходимо понимать, что в понятие «теплоизоляция» входит как технология теплосбережения, предусматривающая рациональное использование энергоресурсов, так и материалы, и элементы конструкций, уменьшающие или исключающие передачу тепла.

Какой должна быть теплоизоляция

Если обратиться к нормативам, ГОСТ-16381-77 классифицирует теплоизоляционные материалы по нескольким признакам. Основными для покупателя, пожалуй, являются вид исходного сырья, прочностные характеристики, теплопроводность и горючесть.

Вид исходного сырья — это то, из чего сделана теплоизоляция.

Теплоизоляционные материалы можно разделить на органические и неорганические.

Хорошие прочностные характеристики означают эксплуатационную надежность утеплителя и его способность удерживать заданную форму. Они включают в себя целый ряд показателей, в частности, прочность на сжатие и растяжение, прочность на отрыв слоев. Все это очень важно, так как теплоизоляция в составе конструкции часто подвергается механическим нагрузкам.

В наше время из-за высоких цен на энергоносители предъявляются более жёсткие требования к теплоизоляции домов. Россия относится к одной из самых холодных стран мира, но при этом теплоизоляция зданий не соответствует мировым стандартам. На отопление помещений у нас тратиться в 3 раза больше энергии, чем в скандинавских странах. Новые дома последние десять лет строятся уже соответствующими современным требованиям по теплоизоляции.

Свойства теплоизоляционных материалов

  • Теплопроводность — главное качество для теплоизоляции. Материал должен обеспечить требуемое сопротивление теплопередаче при минимальной толщине несущей конструкции. Чем ниже теплопроводность, тем лучше теплоизоляция.
  • Горючесть теплоизоляции следует рассматривать с точки зрения обеспечения безопасности. Если материал поддерживает горение или выделяет при нагреве вредные вещества, использовать его можно лишь с оговорками.
  • Паропроницаемость — способность материала «дышать», то есть свободно пропускать водяной пар. Если в утеплитель попала вода, его эксплуатационные качества резко ухудшаются и свои функции он не выполняет.
  • Плотность — характеризует нагрузки от веса теплоизоляции на конструкцию здания — не должна превышать 185-200 кг/м3.
  • Водостойкость — необходимое качество, особенно в нашем холодном и дождливом климате. Водостойкий утеплитель химически не взаимодействует с влагой, сохраняет свои свойства.
  • Гидрофобность — под этим термином понимают способность материала отталкивать влагу, теплоизоляция не должна впитывать влагу. Особенно это важно для волокнистых материалов.
  • Экологичность — поскольку человек постоянно находится в помещениях, так или иначе защищенных теплоизоляцией, очень важно, чтобы она была биологически нейтральной и ни в коем случае не являлась источником токсичных выделений.

Виды теплоизоляции

Теплоизоляцию можно разделить по следующим типам, соответствующим разным способам теплопередачи:

  • Отражающая, которая предотвращает потери за счёт отражения инфракрасного «теплового» излучения (жидкая телоизоляция).
  • Предотвращающая потери за счёт теплопроводности, водопоглощения, паропроницаемости, то есть за счет кондуктивного и конвективного теплообмена (сочетания передачи тепла через сам материал и воздух или газ, находящийся в нем).

На практике теплоизоляционные материалы принято делить на три вида (по виду основного исходного сырья):

Органические: Получаемые с использованием органических веществ. Это, прежде всего, разнообразные пенопласты (например, пенополистирол). Главный их недостаток — низкая огнестойкость, поэтому их применяют обычно при температурах не выше 90°C, а также при дополнительной конструктивной защите негорючими материалами (штукатурные фасады, трехслойные панели, стены с облицовкой, облицовки с ГКЛ и т.п.).

Выделяется среди них пенополиуретан, который в последние 10-20 лет по характеристикам превзошёл все имеющиеся на рынке теплоизоляционные материалы. Он применяется во всех сферах строительства в виде напыляемой массы непосредственно на месте строительства, сендвич панелей или скорлуп для труб. Экологически абсолютно безопасен. Долговечен — срок службы 50 лет.

Неорганические: Минеральная вата и изделия из неё (например, минераловатные плиты), лёгкий и ячеистый бетон (газобетон и газосиликат), пеностекло, стеклянное волокно, изделия из вспученного перлита, вермикулита, сотопласты и др. Изделия из минеральной ваты получают переработкой расплавов горных пород или металлургических шлаков в стекловидное волокно.

Характерная особенность — низкие прочностные характеристики и повышенное водопоглощение, поэтому применение данных материалов ограничено и требует специальных методик установки. Подходит для утепления стен деревянного дома.

Смешанные — используемые в качестве монтажных, изготовляют на основе асбеста (асбестовый картон, асбестовая бумага, асбестовый войлок), смесей асбеста и минеральных вяжущих веществ (асбестодиатомовые, асбестотрепельные, асбестоизвестковокремнезёмистые, асбестоцементные изделия) и на основе вспученных горных пород (вермикулита, перлита).

Основные виды применяемой теплоизоляции

Несущие стены и теплоизоляция

  • Глиняный кирпич сплошной: Древнейший материал. Но в наше время, как и любой другой материал, совмещающий в себе несущие и теплоизолирующие функции, плохо справляется и с теми, и с другими. По прочности и долговечности не выдерживает сравнения с бетоном, а по теплоизоляции вообще ни с чем.

  • Глиняный кирпич пустотелый: Имеет внутри пустоты, благодаря чему у него в полтора раза лучше теплоизоляция.

  • Керамзитобетон: Гениальное изобретение для своего времени. Долговечный, тёплый, прочный и недорогой. Стандартная стена панельного дома толщиной 35см эквивалентна 90см кирпичной кладки. Но современные требования по теплоизоляции он уже не удовлетворяет.

  • Пенобетон: Это вспененное цементное тесто с добавлением песка. Материал очень спорный. Имеетдостаточно много недостатков и высокую цену. У него очень низкая морозостойкость и прочность. Он даёт сильную усадку, при которой может отваливаться штукатурка или плитка. Имеет повышенную водопроницаемость (тонет в воде). В нем скапливается конденсат, который замерзая, каждый раз частично разрушает структуру материала. Он подвержен разрушению грызунами и грибковым образованиям.

  • Пенополистирол бетон: Неплохой материал. Фактически это современная замена керамзитобетону. Только вместо керамзита используются пенополистирольные шарики. Но они, в отличие от пенопласта, надёжно защищены от внешних воздействий бетоном. При одинаковой плотности с пенобетоном, он более прочный, теплый, долговечный и дешевый.
  • Древесина: Наверное, самый древний материал используемый в строительстве. Дерево материал прочный, достаточно теплый, но очень дорогой. Главным его минусом является пожароопасность. Даже обработанная противопожарными составами древесина выдерживает воздействие открытого пламени не более 15 секунд. Под воздействием влаги и кислорода воздуха природные органические вещества разрушаются. Также дерево подвержено гниению, воздействию насекомых, усыханию и пр. Поэтому реальная долговечность деревянных домов не более 50 лет.

Теплоизоляционные материалы

  • Керамзит: Это вспененная, обожженная глина. Долговечен, прочен, доступен. По характеристикам он гораздо лучше, чем пенобетон и в разы его дешевле. Но сравнения с современными теплоизоляционными материалами не выдерживает, ни по теплоизоляционным свойствам, ни по цене. И так как керамзит материал сыпучий сфера его применения ограничена. Применяют его в качестве заполнителя для легких бетонов, и в качестве теплоизоляционного материала в виде засыпок.

  • Стекловата: У неё очень недолгий срок эксплуатации. Через 10-15 лет она начинает рассыпаться. Работать с ней оченьнеприятно, так как коснувшись её открытой частью тела, человек получает массу мелких заноз, и они долго потом болят. Стекловата от известных производителей «URSA» и «ISOVER» обладает несколько лучшими характеристиками, но сравнения с базальтовой изоляцией все равно не выдерживает.
Читать еще:  Гидроизоляционные работы мастиками

  • Базальтовое волокно: Представляет собой распушенный по специальной технологии камень базальт. Он обладает полной негорючестью, долговечностью, паропроницаемостью и большим температурным диапазоном применения от -300°С до + 900°С . Его цена, прочность и долговечность, как и у других материалов, зависит от плотности. Он является одним из лучших и наиболее популярных теплоизоляторов.

  • Вспененный полиэтилен: Эффективный, долговечный, но дорогой материал. Поэтому у него очень узкая сфераприменения. Чаще всего его используют как основу для наклеивания фольги при производстве отражающей изоляции. Сырьем для полиэтилена служит газ этилен. Его синтезируют путем полимеризации этилена при высоком и низком давлениях.

  • Пенопласт: Это самый дешевый, но при этом очень эффективный теплоизолятор. Пенопласт марки Ф15 имеет реальную долговечность 10-15 лет, и использовать его рекомендовано лишь при теплоизоляции построек, рассчитанных на небольшой срок эксплуатации. Пенопласт марки Ф35 более плотный, долговечный и дорогой материал. Срок его службы порядка 30-50 лет. Формально, современные пенопласты экологически безопасны. Применять их стоит только снаружи здания.

  • Экструдированный пенополистирол: Один из лучших существующих теплоизоляционных материалов. Делается он из того же сырья что и пенопласт, но по другой технологии, методом экструзии. У него сплошная замкнутая структура, а не склеенные шарики как у пенопласта. Его достоинствами являются водо и паронепроницаемость, высокая прочность и долговечность. К недостаткам можно отнести более высокую цену.

  • Пенополиуретан: Это неплавкая термореактивная теплоизоляционная пластмасса с ячеистой структурой. При смешивании двух жидких компонентов немедленно начинается реакция с образованием пены. Её либо напыляют на объект утепления, либо заливают в формы для дальнейшего использования в твёрдом виде. В баллонах монтажной пены, используемой при установке окон и дверей, применяется именно пенополиуретан. Это самый долговечный и самый дорогой теплоизоляционный материал из перечисленных здесь.

В заключение следует сказать, что ни один утеплитель не в состоянии полностью предотвратить потери тепла, так как не существует еще материала с нулевой теплопроводностью. Однако, правильно выбирая теплоизоляцию для утепления определенных конструкций дома (стен, крыши, кровли, чердака, фундамента, пола), можно свести эти потери к минимуму.

Теплоизоляция: виды, материалы, назначение и советы по выбору

Теплоизоляционные материалы применяются в строительстве зданий и сооружений для уменьшения теплопотерь при эксплуатации. Их использование позволяет делать стены и другие ограждающие конструкции более тонкими и снизить расход наиболее дорогих основных материалов. Сокращение потерь тепла помогает также экономить потребление топлива и электроэнергии при эксплуатации. Кроме того, теплоизоляция обычно обладает хорошими звукопоглощающими качествами.

Теплоизоляционные материалы должны быть устойчивы к влаге, огню, химическим препаратам, теплу, воздействию грызунов и микроорганизмов. В настоящее время в строительно-монтажных работах используется самая разнообразная теплоизоляция.

Виды теплоизоляции и их свойства

Если вы не знаете, как выбрать теплоизоляцию, прежде всего стоит обратиться к ее классификации. Теплоизоляционные материалы различают по виду основного сырья, форме и внешнему виду, структуре, плотности, жесткости, теплопроводности, применению.

По типу сырья теплоизоляция бывает:

  • Органическая – на основе древесного и торфяного сырья. Отличается низкой биостойкостью, подвержена негативному воздействию влаги. Обладает высокими звукоизоляционными характеристиками.
  • Неорганическая – на основе разных видов минерального сырья (горные породы, шлаки, асбест). Малогигроскопичная, морозостойкая, звукопоглощающая.
  • Пластмассовая – на основе различных синтетических смол.

По форме и внешнему виду:

  • Жесткая плита, скорлупа, сегмент, кирпич, цилиндр. Удобна для облицовки различных поверхностей простой формы.
  • Гибкая – мат, жгут, шнур. Применяется для обмотки трубопроводов.
  • Сыпучая – вата, вермикулит, перлитовый песок. Эффективна при заполнении различных полостей.
  • Волокнистая – стекловолокно, минеральная вата.
  • Зернистая – перлит, вермикулит.
  • Ячеистая – пеностекло, ячеистый бетон.
  • Классы от 15 по 600. Для внутренних помещений используются теплоизоляционные материалы меньшей плотности, для наружной теплоизоляции – большей.
  • мягкая – вата (минеральная, стеклянная, каолиновая, базальтовая);
  • полужесткая – плита из шпательного стекловолокна с синтетическим связующим;
  • жесткая – плита из минеральной ваты с синтетическим связующим;
  • повышенной жесткости;
  • твердая.
  • класс А – низкая теплопроводность, до 0.06 Вт/(м- o С);
  • класс Б – средняя теплопроводность, 0.06-0.115 Вт/(м- o С);
  • класс В – повышенная теплопроводность, 0.115-0.175 Вт/(м- o С)
  • Для утепления строительных конструкций (строительная).
  • Для теплоизоляции трубопроводов и промышленного оборудования (монтажная).

Устройство теплоизоляции: рекомендации по выбору материала

Применение теплоизоляции требует индивидуального подхода. Как рассчитать теплоизоляцию, а точнее расход материалов, какой должна быть самая лучшая теплоизоляция для вашего конкретного объекта – от правильности ответов на эти вопросы будет зависеть не только удобство эксплуатации, но и срок службы всей конструкции.

Фундамент. Защита фундамента от влаги и промерзания – залог долговечности здания. Теплоизоляция фундамента должна выдерживать большие нагрузки на сжатие и низкие температуры, не впитывать влагу, не поддаваться грибку и плесени, иметь длительный срок службы. Этим требованиям полностью удовлетворяют плиты из экструдированного пенополистирола, который может безопасно контактировать с водой и почвой в течение длительного времени. Также для теплоизоляции фундамента используются битумные материалы.

Стены. Через наружные стены здание может терять до 45% тепла, поэтому их теплоизоляция чрезвычайно важна. Теплоизоляционный материал выбирается в зависимости от материала стен. Для небольших деревянных домов используют базальтовые или минераловатные плиты, для более крупных зданий из других материалов – экструдированный пенополистирол, пеностекло. Теплоизоляция стен внутри жилых помещений должна быть экологичной, негорючей и невысокой плотности. Чаще всего применяется базальтовая вата.

Полы. Потери тепла через полы без теплоизоляционного слоя могут достигать 20% от общего объема теплопотерь. Деревянные полы утепляют минераловатными или базальтовыми плитами. При устройстве полов с подогревом пользуются популярностью плиты из экструдированного пенополистирола.

Кровля. Между стропилами скатной кровли удобно укладываются базальтовые или минераловатные плиты. Для плоской кровли подходит экструдированный пенополистирол, гидростеклоизол.

Потолки. Если высота потолков позволяет, их также можно утеплить, параллельно обеспечив дополнительную звукоизоляцию помещения. Утепляющий слой может нести также декоративные функции – например, когда он выполнен из деревянной облицовочной доски или пеностекла.

Тепловые агрегаты и теплосети. В зависимости от протяженности, конфигурации и условий эксплуатации конструкций используется пеностекло в виде полуцилиндров, скорлуп и сегментов, асбест в виде бумаги, шнура, ткани, плит, рулонная алюминиевая фольга.

Производители утеплителей

Современная теплоизоляция – это качественные высокотехнологичные теплоизоляционные материалы европейских и отечественных компаний. Наиболее известны следующие производители теплоизоляции.

K-FLEX, Италия. Лидер мирового рынка теплоизоляционных материалов. Основная продукция – легкая, надежная теплоизоляция из ячеистого синтетического каучука. Выпускается в виде листов и трубок, проста в монтаже, применима на объектах с жесткими санитарно-гигиеническими требованиями (пищевое производство, медицинские учреждения, спортивные сооружения, чистые производства).

ПромЭс, Россия. Производит утеплитель для труб Energoflex из вспененного полиэтилена, устойчивый к агрессивным средам, прочный, долговечный, влагостойкий. Теплоизоляция труб при помощи этого материала существенно снижает теплопотери и шумы, защищает от коррозии и конденсата.

Завод «Лит», Россия. Производитель широкого спектра теплоизоляционных материалов, выпускаемых под брендами «Тилит» и «Пенофол». Продукция применяется для изоляции систем вентиляции и кондиционирования, климатических камер, холодильных установок, технологического оборудования. Особенно популярен вспененный полиэтилен высокого давления, выпускаемый под маркой Тилит, для теплоизоляции различных труб.

Читать еще:  Гидроизоляционная пленка для кровли

URSA, Испания. Основная продукция – рулонное стекловолокно для теплоизоляции полов, кровли, трубопроводов. Максимально востребовано для малоэтажного и высотного строительства. Использовалось при создании объектов гонок Формула-1 в России.

Стоимость теплоизоляционных материалов

Современный рынок стройматериалов предлагает такой огромный выбор теплоизоляционных материалов, что в общих чертах можно выделить только факторы, влияющие на ценообразование:

  • Страна-производитель. При одинаковом качестве импортные материалы всегда дороже.
  • Плотность. Более плотные материалы дороже.
  • Толщина. Чем толще теплоизоляционный слой, тем выше его стоимость.
  • Технология производства теплоизоляции. Более технологичные материалы с лучшими характеристиками имеют большую стоимость, однако позволяют экономить на монтажных работах.
  • Объем закупки. Оптовая закупка теплоизоляции обойдется дешевле.

Зна­чи­мость теп­ло­изо­ля­ции труд­но пе­ре­оце­нить. Она за­щи­ща­ет зда­ния, со­ору­же­ния и кон­струк­ции от теп­ло­по­терь, по­зво­ля­ет эко­но­мить на энер­го­по­треб­ле­нии да и прос­то спо­собст­ву­ет под­дер­жа­нию тре­бу­е­мо­го мик­рок­ли­ма­та и эле­мен­тар­но­го ком­фор­та в по­ме­ще­ни­ях. Пра­виль­но по­до­бран­ная и смон­ти­ро­ван­ная теп­ло­изо­ля­ция по­вы­ша­ет ин­вес­ти­ци­он­ную и аренд­ную при­вле­ка­тель­ность лю­бо­го по­ме­ще­ния.

Свойства теплоизоляционных материалов

Свойства теплоизоляционных материалов зависят также от соотношения объемов воздуха, заключенного в порах, и твердого вещества, входящего в единицу объема материала.

Теплоизоляционные материалы имеют высокопористое строение, они создаются из веществ, имеющих аморфное строение, так как кристаллические вещества хорошо проводят тепло. Теплопроводность уменьшается в 10 и более раз, если использовать материалы, получаемые путем быстрого охлаждения расплава, примером являются стеклянные и минеральные волокна.

Воздух наименее теплопроводен из всех сред, не считая безвоздушного пространства. Теплопроводность сухого воздуха, заключенного в мелких порах, составляет лишь 0,023 Вт/(м.°С). Однако теплопроводность воздушных слоев значительно возрастает при увеличении их толщины.

Рисунок-1. Зависимость теплопроводности от толщины воздушных прослоек

Тепло через воздушный слой передается теплопроводностью λт, конвекцией λк и излучением λи, поэтому эквивалентный коэффициент теплопроводности слоя λэ можно представить состоящим из трех слагаемых:

На рис. 1 показано увеличение теплопроводности воздушного слоя вследствие резкого возрастания теплопередачи конвекцией и излучением по мере увеличения размера воздушного слоя. Поэтому в технологии теплоизоляционных материалов стремятся получать поры в виде мелких ячеек либо тонких воздушных слоев, разделяющих волокна.

В практике используют следующие основные способы создания высокопористого строения материала.Для получения материалов ячеистого строения (ячеистые бетоны, пеностекло, пористые пластмассы) используют способы газовыделения и пенообразования.

Способ же высокого водозатворения состоит в применении большого количества воды при получении формовочных масс (например, из трепела, диатомита); последующее испарение воды при сушке и обжиге отформованных изделий способствует образованию воздушных пор. Этот способ часто сочетается с введением выгорающих добавок (древесных опилок, измельченного низкосортного каменного угля, торфяной крошки и др.).

Создание волокнистого каркаса — основной способ образования пористости у волокнистых материалов (минеральная вата, фибролит и т. п.). Высокопористое строение закрепляется главным образом путем тепловой обработки изделий, которая осуществляется в различных видах — путем обычного пропаривания или автоклавной обработки, сушки и обжига.

Важное значение имеет равномерное распределение воздушных пор в материале и характер пор. Желательно создавать мелкие, равномерно распределенные поры — ячейки закрытого типа. В закрытых порах воздух находится в спокойном состоянии и лучше выполняет роль теплоизолятора.

В замкнутые поры не попадает вода (при обычных условиях насыщения), что очень важно для сохранения стабильных теплофизических свойств и долговечности. Стремление к замкнутой пористости отличает структуру теплоизоляционных материалов от структуры звукопоглощающих, которые должны иметь определенное количество «сквозных» пор.

Это принципиальное отличие необходимо иметь в виду, так как часто для производства теплоизоляционных и звукопоглощающих изделий используются одни и те же исходные материалы (например, минеральное волокно, древесная масса и др.).Теплопроводность λ связана с коэффициентом температуропроводности α, теплоемкостью с и объемной массой ϒ материала следующим соотношением:

λ= αсϒ;
Объемная масса является главным аргументом, определяющим теплопроводность. Теплоизоляционные материалы по объемной массе (кг/м³) делят на:

1) особо легкие (ОЛ) — М15, М25, М35, М50, М75, М100;

2) легкие (Л) — M125, M150, М175, М200, М250, М300, М350 и

3) тяжелые (Т) — М400, М450, М500 и М600.

Материал, имеющий объемную массу, не совпадающую с показателями марок, относят к ближайшей большей марке. На рис. 2 представлен график зависимости теплопроводности материалов от объемной массы. По теплопроводности теплоизоляционные материалы делят на три класса: класс А — малотеплопроводные — с теплопроводностью до 0,058 Вт/(м·°С); класс Б — среднетеплопроводные — 0,058 — 0,116 Вт/(м·°С) и класс В — повышенной теплопроводности — не более 0,18 Вт/(м·°С).

Рисунок-2. Зависимость теплопроводности теплоизоляционных материалов от объемной массы:

1-неорганические материалы; 2-органические материалы.

Теплопроводность пористых материалов резко возрастает при увлажнении (см. рис. 6 физические свойства строительных материалов ), так как теплопроводность воды, равная 0,58 Вт/(м·°С), в 25 раз больше теплопроводности воздуха.В определенных пределах теплопроводность повышается прямо пропорционально возрастанию объемной влажности (W0, в %), что позволяет вычислить теплопроводность влажного материала λw по следующей формуле:

λw=λс+δWo,

где λс-теплопроводность сухого материала;δ-приращение теплопроводности на 1 % объемной влажности, которое составляет: для неорганических материалов при положительной температуре -0,002 Вт/(м·°С), при отрицательной температуре -0,004 Вт/(м·°С),для органических соответственно -0,003 и 0,004 Вт/(м·°С).

Замерзание воды в порах материала с образованием льда увеличивает-λw , так как теплопроводность льда равна 2,32 Вт/(м·°С), т. е. в 4 раза больше теплопроводности воды. Теплоизоляция тепловых агрегатов и теплопроводов работает при повышенных температурах. Теплопроводность λt при средней температуре материала можно вычислить, зная теплопроводность λ0 при 0°С и температурную поправку β на 1°С повышения температуры:

λt=λ0(1+βt);

У различных пористых материалов теплопроводность возрастает при повышении температуры с разной скоростью, поэтому и температурный коэффициент -β будет различный. Расчетные значения теплопроводности материала принимают по СНиП II-3 — 79. Нормы проектирования. Строительная теплотехника.

У некоторых материалов (магнезитовых огнеупоров, металлов) теплопроводность уменьшается при повышении температуры и, следовательно, температурная поправка имеет отрицательный знак.

Физико-механические свойства теплоизоляционных материалов

Прочность теплоизоляционных материалов при сжатии сравнительно невелика — 0,2 — 2,5 МПа. Основной прочностной характеристикой волокнистых материалов (плит, скорлуп, сегментов) является предел прочности при изгибе. У неорганических материалов он составляет 0,15 — 0,5 МПа; у древесных плит — 0,4 — 2 МПа. Гибкие теплоизоляционные материалы (минераловатные маты, войлок, асбестовый картон) испытывают на растяжение.

Прочность материала должна быть такова, чтобы обеспечивалась его сохранность при перевозке, складировании, монтаже и, конечно, в эксплуатационных условиях.

Водопоглощение не только ухудшает теплоизоляционные свойства пористого материала, но также понижает его прочность и долговечность. Материалы с закрытыми порами, например пеностекло, отличаются небольшим водопоглощением. Для снижения водопоглощения при изготовлении материалов вводятся гидрофобизующие добавки.

Температуростойкость — способность материала выдерживать длительный нагрев при определенной температуре.

Газо- и паропроницаемость учитывают при применении в ограждающих конструкциях. Она может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Например, желательно, чтобы теплоизоляция не препятствовала воздухообмену жилых помещений с окружающей средой, происходящему через наружные стены зданий. Однако теплоизоляцию стен влажных производственных помещений часто защищают от увлажнения с помощью надежной гидроизоляции, устраиваемой с «теплой» стороны.

Читать еще:  Гидроизоляционная пленка изоспан

Свойства, характеризующие долговечность теплоизоляционных материалов

Огнестойкость — способность материала и конструкций выдерживать в течение определенного времени действие пожара. Она связана со сгораемостью материала, т. е. его способностью воспламеняться и гореть. Сгораемые материалы можно применять только при осуществлении мероприятий по защите от возгорания.
Возгораемость (огнестойкость) — способность теплоизоляционного материала выдерживать в течение определенного времени действие высокой температуры и открытого пламени. Предельная температура применения — важная характеристика при изоляции промышленного оборудования; это свойство зависит от состава и структуры материала. По возгораемости теплоизоляционные материалы и изделия делят на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Морозостойкость должна учитываться как важное свойство утеплителя ограждающих конструкций зданий и холодильников.

Химическая и биологическая стойкость. Большая пористость теплоизоляционных материалов благоприятствует проникновению в них агрессивных газов и паров, находящихся в окружающей среде. Стойкость теплоизоляции повышают, применяя защитные покрытия. Органические теплоизоляционные материалы и связующие (клей, крахмал) должны обладать биологической стойкостью, т. е. сопротивляться действию микроорганизмов, домовых грибов, насекомых (муравьев, термитов).

Структура и свойства теплоизоляционных материалов

Теплоизолирующая способность материала зависит не только от количества, но и характера пор, их распределения, размеров,открыты они или замкнуты. Наиболее высокими теплоизоляцион ными свойствами обладают материалы, содержащие при всех прочих равных условиях большое количество мелких и замкнутых пор, заполненных воздухом.

Воздух в неподвижном состоянии обладает очень малой теплопроводностью (при 20°С) — 0,02 Вт/(м·°С). Если взятькакое-либовысокопористое тело с мелкими и замкнутыми порами и рассмотреть его структуру под микроскопом, то можно увидеть множество воздушных пор, от гороженных друг от друга тонкими вещественными стеночками.

Совокупность таких пор, содержащих малотеплопроводный воздух, создает преграду на пути следования тепла или холода и делает материал малотеплопроводным. Для улучшения изоляционных свойств материала желательно, чтобы на пути теплового потока имелось как можно больше таких воздушных пор, а тонкие ограничивающие их стенки располагались сотообразно.

В наибольшей мере изолирующее свойство воздуха проявляется только при спокойном его состоянии, так как находящийся в движении воздух оказывает содействие переносу тепла. Крупнопористое, раковистое строение материала с вытянутыми порами создает условия для возникновения конвекционных потоков воздуха, что вызывает усиление передачи тепла через материал. Чем меньше объем воздуха, заключенного в порах, тем меньше его подвижность и тем лучше изолирующие свойства.

Теплоизоляционные свойства материалов зависят также от соотношения объемов воздуха, заключенного в порах, и твердого вещества, входящего в единицу объема материала. Чем тоньше слой твердого вещества, окружающего поры, тем лучше теплозащитные свойства материала и меньше его коэффициент теплопроводности. В очень пористых материалах с очень малой плотностью объем воздуха, содержащегося в них, настолько велик и теплоизолирующие свойства настолько большие, что роль твердого вещества в передаче становится очень незначительной. В таких материалах теплопроводность может приближаться к теплопроводности воздуха (например, в мипоре).

Если сравнить теплопроводность материалов, имеющих одинаковый вещественный состав, но различную пористость, то можно заметить, что теплопроводность почти пропорциональна плотности материала, т. е. содержанию в них твердого вещества.
Поры и пористые каналы в материале могут быть созданы вспениванием его, введением при изготовлении материала газообразующих добавок, контактным склеиванием или спеканием отдельных зерен и частиц материала, взаимоналожением большого количества волокон и т. п.

Структура материала оказывает существенное влияние на его теплозащитные свойства. Особенно наглядно это проявляется в материалах волокнистого строения. Например, теплопроводность древесины вдоль волокон приблизительно в 2 раза больше теплопроводности поперек волокон. Для характеристики теплоизоляционных свойств материалов, применяемых в виде засыпок, большое значение имеет крупность зерен. С уменьшением размера зерен теплозащитные свойства материала улучшаются, что имеет место даже в том случае, если плотность его остается неизменной.

Таким образом, рассматривая общий характер строения теплоизоляционных материалов, можно сделать вывод, что малую теплопроводность материалам придают поры, когда они заполнены воздухом, но если поверхность этих пор будет покрыта пленкой воды или поры будут заполнены водой, то теплоизоляционные свойства материалов резко снижаются. Это происходит потому, что вода имеет большую теплопроводность, нежели воздух (примерно в 25 раз). Поэтому при эксплуатации теплоизоляционные материалы необходимо защищать от увлажнения.

***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

Основные характеристики теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционные материалы – строительные материалы и изделия, обладающие малой теплопроводностью и предназначенные для тепловой защиты зданий, технической изоляции, защиты от нагревания.

Приведем основные технические характеристики.

Коэффициент теплопроводности. Характеризует теплопроводность материала и равен количеству теплоты, проходящей через материал толщиной 1 м и площадью 1 кв.м за час при разности температур на двух противоположных поверхностях в 10 град.С. Измеряется в Вт/(м*K) или Вт/(м*С). Теплопроводность зависит от влажности материала (вода проводит тепло в 25 раз лучше, чем воздух, т.е. материал не будет выполнять свою теплоизолирующую функцию, если он мокрый), его температуры, химического состава материала, структуры, пористости.

Пористость – доля объема в общем объеме материала. Для теплоизоляции пористость начинается от 50% и до 90-98% (например, у ячеистых пластмасс). Пористость определяет основные свойства теплоизоляции: плотность, теплопроводность, прочность, газопроницаемость и пр. Важно равномерное распределение воздушных пор в материале и характер пор. Поры бывают открытые, закрытые, крупные, мелкие.

Плотность – отношение массы материала к занимаемому им объему, кг/м3.

Паропроницаемость – величина, численно равная количеству водяного пара в миллиграммах, которое проходит за час через слой материала площадью 1 кв.м и толщиной 1 м при условии, что температура воздуха у противоположных сторон слоя одинакова, а разность парциального давления водяного пара равняется 1 Па.

Сорбционная влажность – равновесная гигроскопическая влажность материала при различной температуре и относительной влажности воздуха.

Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать в порах влагу при прямом контакте с водой. Определяется количеством воды, поглощаемым материалом с нормальной влажностью, когда он находится в воде, к массе сухого материала. Значительно снизить водопоглощение минеральной ваты помогает гидрофобизация (введение специальных добавок, отталкивающих влагу).

Биостойкость – способность материала противостоять действию микроорганизмов, грибков и некоторых видов насекомых. Микроорганизмы живут там, где есть влага, поэтому для повышения биостойкости теплоизоляция должна быть водостойкой.

Огнестойкость – способность конструкций в течение определенного времени выдерживать без разрушения действие высоких температур. Показатели пожарной безопасности – горючесть (Г), воспламеняемость (В), распространение пламени на поверхности (РП), дымообразующая способность (Д) и токсичность продуктов горения (Т).

Прочность – предел прочности при сжатии колеблется от 0,2 до 2,5 МПа. Если прочность при сжатии выше 5 МПа, то материалы называют теплоизоляционно-конструктивными и используют для несущих ограждающих конструкций.

Предел прочности при изгибе (показатель для плит, скорлуп, сегментов) и предел прочности при растяжении (для матов, войлока и пр.) нужны для того, чтобы определить, достаточна ли прочность для сохранности материала при транспортировании, складировании, монтаже.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector