ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ КОСТЕЙ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ – Фундаментальные исследования (научный журнал)

Основные требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам:

Теплопроводность подразумевает под собой способность материала передавать теплоту. Это свойство характеризуется коэффициентом теплопроводности, на основе которого принимают необходимую толщину утеплителя. Теплоизоляционный материал с низким коэффициентом теплопроводности является лучшим выбором.

Также теплопроводность тесно связана с понятиями плотности и толщины утеплителя, поэтому при выборе необходимо обращать внимание и на эти факторы. Теплопроводность одного и того же материала может изменяться в зависимости от плотности.

Под плотностью понимают массу одного кубического метра теплоизоляционного материала. По плотности материалы подразделяются на: особо лёгкие, лёгкие, средние, плотные (жёсткие). К легким относятся пористые материалы, подходящие для утепления стен, перегородок, перекрытий. Плотные утеплители лучше подходят для утепления снаружи.

Чем меньше плотность утеплителя, тем меньше вес, а теплопроводность выше. Это является показателем качества утепления. А небольшой вес способствует удобству монтажа и укладки. В ходе опытных исследований установлено, что утеплитель, имеющий плотность от 8 до 35 кг/м³ лучше всего удерживает тепло и  подходят для утепления вертикальных конструкций внутри помещений.

А как зависит теплопроводность от толщины? Существует ошибочное мнение, что утеплитель большой толщины будет лучше удерживать тепло внутри помещения. Это приводит к неоправданным расходам. Слишком большая толщина утеплителя может привести к нарушению естественной вентиляции и в помещении будет слишком душно.

А недостаточная толщина утеплителя приводит к тому, что холод будет проникать через толщу стены и на плоскости стены образуется конденсат, стена будет неотвратимо отсыревать, появится плесень и грибок.

Толщину утеплителя необходимо определять на основании теплотехнического расчета с учетом климатических особенностей территории, материала стены и её минимально допустимого значения сопротивления теплопередачи.

В случае игнорирования расчета может появиться ряд проблем, решение которых потребует больших дополнительных затрат!

Виды выпускаемой минваты

Все они отличаются разными размерами толщины и длины волокна, а также прочими параметрами – разная стойкость к нагрузкам, противостояние нагреву и влаге, теплопроводность. Например, утеплитель – стекловата, которая пользовалась огромной популярностью в СССР, и в наше время стоит дешево

Однако работа с ней требует от специалистов осторожности – минвата из стекловолокна слишком колючая.

Давайте разберем каждый из видов ваты в отдельности.

Данный материал, создающийся из шлаков, отличается толщиной волокон 4 – 12 микрона и длиной 16 миллиметров. Так как, минвата характеризуется остаточной кислотностью, когда помещение оказывается сырым, она оказывает агрессивное воздействие на поверхности из металла.

Помимо этого, технический состав, которым обладает вата, дает возможность хорошо впитывать влагу. Этот факт не позволяет использовать ее для облицовки фасадов. Учитывая предыдущие причины, минвата из шлаков не применяется как утеплитель для пластиковых и металлических труб.

Техническая характеристика шлаковаты:

• гигроскопичность – очень высокая;
• теплопроводность – 0,46-0,48 Вт/метр/Кельвин;
• предельная температура нагревания – 3000С (если предел будет превышен, материал спечется).

• теплопроводность – 0,03-0,052 Вт/метр/Кельвин;
• температура нагревания – 5000С;
• температура охлаждения – минус 600С.

Минеральная из подобного волокна характеризуется волокнами с размерами, приближенными к шлаковате. Существенным преимуществом материала считается то, что он не колется. Кстати, профессионалы, которые говорят о минвате, чаще всего подразумевают каменную вату.

• теплопроводность – 0,077-0,12 Вт/метр/Кельвин;
• температура нагрева – 6000С.

Из многочисленных разновидностей, минеральная вата из базальта отличается самыми лучшими параметрами, поскольку создается она из диабаза либо габбро. Однако утеплитель – каменная минвата обладает примесями в виде доломита, глины и известняка, способствующими увеличению текучести массы.

Минеральная вата из базальта характеризуется отсутствием дополнительных компонентов. Именно поэтому она выдерживает нагревание до 10000С и охлаждение до -1900С, и это не вредит теплоизоляционному материалу никоим образом. Волокно из базальта легко формируется в листовой материал либо рулоны. Так же, как и стандартная минвата, базальтовая минеральная вата не будет гореть при нагревании ее сверх нормы.

Достоинства и недостатки утеплителей

1. Пенополиуретан – на сегодняшний день самый эффективный утеплитель.

   

Достоинства: бесшовный монтаж пеной, долговечность, лучшая тепло- и гидроизоляция.

Недостатки: дороговизна материала, неустойчивость к УФ-излучению.

2. Пенополистирол (пенопласт) – востребован для использования в качестве утеплителя для помещений разных типов.

Достоинства: низкая теплопроводность, невысокая стоимость, удобство монтажа, водонепроницаемость.

Недостатки: хрупкость, легкая воспламеняемость, образование конденсата.

3. Экструдированный пенополистирол – прочный и удобный материал, при необходимости элементов нужного размера легко разрезается ножом.

Достоинства: очень низкая теплопроводность, водонепроницаемость, прочность на сжатие, удобство монтажа, отсутствие плесени и гниения, возможность эксплуатации от -50⸰С до 75⸰С.

Недостатки: намного дороже пенопласта, восприимчивость к органическим растворителям, образование конденсата.

4. Базальтовая (каменная) вата – минеральная вата, изготавливающаяся на базальтовой основе.

Достоинства: противостояние образованию грибков, звукоизоляция, прочность к механическим воздействиям, огнеупорность, негорючесть.

Недостатки: более высокая стоимость, по сравнению с аналогами.

5. Эковата – утеплитель, выполненный на основе естественных материалов (волокна дерева и минералы). На сегодняшний день применяется довольно часто.

Достоинства: звукоизоляция, экологичность, влагостойкость, доступная стоимость.

Недостатки: во время эксплуатации повышается теплопроводность, необходимость специального оборудования для монтажа, возможность усадки.

6. Изолон – современный утеплитель, изготавливаемый путем вспенивания полиэтилена. Является одним из самых востребованных.

Достоинства: низкая теплопроводность, низкая паропроницаемость, высокая шумоизоляция, удобство резки и монтажа, экологичность, гибкость, небольшой вес.

Недостатки: низкая прочность, необходимость устройства вентиляционного зазора.

7. Пенофол – утеплитель, который отвечает многим требованиям, предъявляемым к качеству утеплителя и утепления различных помещений, а также конструкций и т.д.

Достоинства: экологичность, высокая способность к отражению тепла, высокая шумоизоляция, влагонепроницаемость,  негорючесть, удобство перевозки и монтажа, отражение воздействия радиации.

Недостатки: малая жесткость, затрудненность крепления материала, в качестве теплоизоляции одного пенофола недостаточно.

Зачем нужна теплоизоляция?

Актуальность теплоизоляции заключается в следующем:

• Сохранение тепла в зимний период и прохлады в летний период.

Потери тепла сквозь стены обычного многоэтажного жилого дома составляют 30-40%. Для снижения теплопотерь нужны специальные теплоизоляционные материалы. Применение в зимний период электрических обогревателей способствует дополнительному расходу на электроэнергию.

Эти расходы выгодней компенсировать использованием качественного теплоизоляционного материала, обеспечивающего сохранение тепла в зимний период и прохладу в летнюю жару. При этом затраты на охлаждение помещения кондиционером также будут сведены к минимуму.

• Увеличение долговечности конструкций здания.

В случае промышленных зданий с использованием металлического каркаса, утеплитель позволяет защитить поверхность металла от коррозии, являющейся самым пагубным дефектом для данного вида конструкций. А срок службы для здания из кирпича определяется количеством циклов замораживания/оттаивания. Воздействие этих циклов воспринимает утеплитель, ведь точка росы при этом находится в теплоизоляционном материале, а не материале стены. Такое утепление позволяет увеличить срок службы здания во много раз.

Защита от возрастающего уровня шума достигается при использовании таких шумопоглощающих материалов (толстые матрасы, звукоотражающие стеновые панели).

• Увеличение полезной площади зданий.

Использование системы теплоизоляции позволяет уменьшить толщину наружных стен, при этом увеличивая внутреннюю площадь здания.

Оптимальные характеристики для разных конструкций

Основные критерии – рекомендации производителей и строительные нормы. Согласно им, для каждого типа построек утеплитель подбирается отдельно:

• До 35 кг/м3 – скатные кровли, вертикальные и наклонные ненагружаемые поверхности. Изоляция объектов сложной формы.
• До 75 – теплоизоляция внутренних плоскостей в жилых и производственных помещениях: потолков, перегородок, полов, перекрытий.
• 100-125 – утеплитель для фасада (вентилируемого или с последующим оштукатуриванием).
• До 150 – межэтажные железобетонные перекрытия.
• От 150 и выше – несущие конструкции.
• От 175 – утеплитель для стен из металла.
• 175-225 – для укладки под стяжку или использования в качестве верхнего несущего слоя, данная минвата выдерживает высокие нагрузки.

Встречаются исключения, они относятся к специализированным маркам. К примеру, у Изовер есть плиты со средней плотностью (50-80 кг/м3), подходящие для размещения в фасадных системах. Хорошие отзывы имеют марки с неоднородной жесткостью, разработанные специально для внешних работ.

Важное значение удельный вес имеет при выборе утеплителя для кровли, в этом случае предпочтение отдается легким и упругим маркам от 11 до 35 кг/м3.

Обзор производителей и цен

Ассортимент представлен такими брендами как Роквул, Ursa, Технониколь, Изовер, Изорок, Кнауф, Paroc. Средняя стоимость 1 м2 при толщине в 50 мм составляет 90 рублей. Некоторые фирмы выпускают исключительно низкоплотную продукцию (Ursa, Кнауф), другие специализируются на изготовлении универсальных марок. Оптимальную по жесткости и весу базальтовую вату предлагают Paroc и Роквул.

Плоская

Зачем нужен утеплитель плоской кровле? При повышении температуры большая часть потерь энергии обычно происходит через кровельное покрытие. Изоляция плоской крыши — важный инструмент, который может повысить энергоэффективность здания и снизить расходы на отопление дома.

Создание более эффективных покрытий с плоской крышей также обеспечивает дополнительную защиту вашего здания от непредсказуемых изменений внешнего климата, включая перегрев в более тёплом климате и осадки любого вида – для более прохладных регионов страны.

На заметку. Следует учесть, что к плоской кровле относятся также террасы, сады, покрытие под установку на крышах летних бассейнов. Это — растущая тенденция к функциональным пространствам, но она вызывает повышенный спрос на эффективную тепло- и гидроизоляцию.

Одним из наиболее важных факторов при выборе оптимальной плотности теплоизоляции для плоской или пологой крыши является проектирование с учетом желаемого теплового КПД. Для этого используется показатель R-значения, которое применяется для количественной оценки изоляционных свойств материала. Чем выше относительное значение R, которое отнесено к размерам кровли, тем лучше.

Рассмотрим ранжирование наиболее популярных видов теплоизоляционных материалов с различными показателями R:

1. Кровельная теплоизоляция листовым пенопластом (R — до 7,5) по данным различных производителей.

   Теплоёмкость такого материала увеличивается при добавке компонентов, содержащих фенольные смолы, но это ухудшает экологические свойства продукта, поэтому сейчас такие теплоизоляторы практически уже не производятся.

   Плотность листового пенопласта по ГОСТ 20916-87, в зависимости от марки колеблется в пределах от 15 до 60 кг/м³. При этом теплопроводность материала начинает заметно уменьшаться только при плотности, превышающей 35 кг/м³.

   С увеличением плотности повышается также стойкость данного материала от коррозии и кислотных воздействий.

   

2. Полиуретановая изоляция крыши (R = 7,2). Напыление плоских крыш полиуретаном – удачный выбор, поскольку при сравнительно небольшой плотности материал обеспечивает хорошую теплоизоляцию кровли.

   Обычно используется однокомпонентная или двухкомпонентная аэрозольная полиуретановая пена, а для установки ограждающих конструкций здания или парапетов применяют металлические панели.

   На теплоизоляцию они мало влияют, поскольку основные тепловые потоки идут перпендикулярно покрытию, а не в касательном направлении к нему. У полиуретана есть несколько преимуществ: благоприятные структурные характеристики, стабильность размеров и влагостойкость.

   Основное же преимущество аэрозольной полиуретановой пены заключается в том, что она может плотно прилегать к неровным поверхностям на самых разных основах. Обычно наблюдается долговременная стабильность значения R, а также высокая огнестойкость.

   Полиуретан практически не имеет ограничений по температуре и влажности в большинстве климатических зон нашей страны. Плотность вспененного полиуретана – от 8 до 100 кг/м³, но на практике для утепления используют пену конечной плотности не ниже 40…60 кг/м³.

   

3. Кровельная изоляция из полиизоцианурата (R — от 6,8 до 7,5). Это – также пенистый материал, имеющий закрытые ячейки, который в процессе нанесения прочно сцепляется с основной подложкой, например, фольгой или стекловолокном.

   Состав вспенивающих агентов адаптирован с экологической точки зрения, а также для достижения нулевого озоноразрушающего потенциала.

   Изоляция кровли из вспененных полиизоцианурных плит — одно из наиболее современных решений в области кровельной теплоизоляции кровельных изоляционных материалов.

   Продукт может поставляться в виде конических теплоизоляционных плит. Вариантом утепления является изоляция крыши из негалогенированных полиизоциануратов. Плотность материала составляет не менее 40 кг/м³.

   

4. Изоляция крыши из экструдированного пенополистирола высокой плотности (R = 5).

   Теплоизоляция образуется методом экструзии: так удаётся получать слой материала, в котором практически отсутствуют закрытые ячейки.

   Многие производители добавляют в рецептуру краситель, чтобы придать покрытию цвет — обычно розовый, зелёный или синий.

   Материал может использоваться также для теплоизоляции подземных сооружений, например, гаражей. Технология нанесения данного типа покрытия представляет собой защищённую мембранную сборку. Учитывая применение клея для соединения отдельных листов, плотность покрытия составляет 30…40 кг/м³.

   

Анализируя варианты, можно всегда выбрать теплоизолятор оптимальной плотности с требуемыми соотношениями «цена-качество».

По материалу изготовления

Выделяют следующие виды материалов:

• Минеральные ваты. Отличаются универсальностью в использовании. Плотность минеральной ваты находится в пределах от 30 до 200 кг/мЗ. Показатель зависит от толщины и количества волокон вещества.

Минераловата выпускается в виде матов, войлока и минплиты различной плотности.

Таблица 1: Плотность минеральной ваты в кг/м3:

Таблица 2: Классификация минваты по сортам:

• Вспененный полиэтилен – имеет стандартную плотность до 25 кг на кубический метр, толщину 8-10 мм, но со слоем фольги достигает 55 кг на мЗ. Этот дополнительный слой способен повышать его теплоэффективность благодаря отражению тепла.

• Пенопласт. Пределы плотности 80–160, у пенополистирола – 28–35 (один из самых легких материалов данной группы).

• Пеноизол имеет удельный вес: 10 кг/мЗ, производится в жидком виде и распыляется на рабочую поверхность. Обязательна дополнительная защита застывшего пульверизованного слоя при помощи штукатурки (например).

• Пеностекло – достаточно тяжелый материал – 200–400 кг/м3, но существуют и облегченные версии (100 – 200 кг/м3). Чаще всего применяется для отделки фасадов зданий.

Таблица теплопроводности материалов

Этот фактор является значимым, особенно в случае утепления жилого дома, так как многие материалы выделяют формальдегид, что влияет на рост раковых опухолей. Поэтому необходимо делать выбор в сторону нетоксичных и биологически нейтральных материалов. С точки зрения экологичности лучшим теплоизоляционным материалом считается каменная вата.

Материал должен быть негорючим и безопасным. Гореть может любой материал, разница состоит в том, при каком температуре он возгорается. Важным является то, чтобы утеплитель был самозатухающим.

• Паро- и водонепроницаемость.

Преимущество имеют те материалы, которые обладают водонепроницаемостью, так как впитывание влаги приводит к тому, что  эффективность материала становится низкой и полезные характеристики утеплителя через год использования снижаются на 50% и более.

В среднем срок службы изоляционных материалов составляет от 5 до 10-15 лет. Теплоизоляционные материалы, имеющие в составе вату  в первые годы службы значительно снижают свою эффективность.  Зато пенополиуретан обладает сроком службы свыше 50 лет.