Теплоізоляційні матеріали
Теплоізоляці́йні матеріа́ли — матеріали, що відрізняються невеликою теплопровідністю. Використовуються для теплової ізоляції огороджувальних конструкцій будівель та інших споруд, промислового устаткування і трубопроводів.
Одна з основних характеристик теплоізоляційних матеріалів — це їх висока пористість і, відповідно, мала середня густина і низька теплопровідність. Застосування теплоізоляційних матеріалів в будівництві дозволяє знизити масу конструкцій, зменшити споживання конструкційних будівельних матеріалів (бетон, цегла, деревина тощо).
Застосування теплоізоляційних матеріалів призводить до економії основних будівельних матеріалів (цементу, металу, деревини, кераміки), до зменшення товщини і маси стін і інших захисних конструкцій, скорочення витрат праці, транспортних витрат і, врешті, до зниження вартості будівництва. Крім того, використання їх скорочує втрати тепла і витрати палива на опалювання будівель і технологічні процеси.
Теплоізоляційні матеріали істотно покращують комфорт у житлових приміщеннях. Найважливішою метою теплоізоляції будівельних конструкцій є скорочення витрати енергії на опалювання будівлі.
Теплоізоляційні матеріали класифікують:
- за об'ємною масою в сухому стані (у кг/м³) — на марки 15, 23, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600 і 700;
- на вигляд за формою — на формовані (листи, плити, мати, рулони, шкаралупи, сегменти, цегла, блоки) і безформних (засипки, набивання, штукатурки і т. д.);
- за характером будови — на жорсткі (плити, камені, цегла, шкаралупи, сегменти), гнучкі (мати, напівжорсткі плити, шнури, джгути, листи, рулони) і рихлі (волокнисті, зернисті, порошкоподібні);
за галуззю застосування — на ізоляційно-будівельні, що використовуються для утеплення конструкцій будівель та інших захисних споруд, ізоляційно-монтажні — для теплової ізоляції промислового устаткування і трубопроводів.
Розрізняють також теплоізоляційні
- неспалимі матеріали, що під впливом вогню або високої температури не горять, не тліють і не обвуглюються;
- важкозаймисті, які під впливом вогню та високої температури важко займаються, тліють або обвуглюються і продовжують горіти чи тліти лише за наявності теплового джерела (після його видалення горіння або тління припиняється);
- спалимі і такі, що продовжують горіти і після видалення теплового джерела під впливом вогню або високої температури займання.
Об'ємна маса теплоізоляційних матеріалів в сухому стані не більше 700 кг/м³, а таких, що застосовуються для ізоляційно-монтажних цілей — не більше 400 кг/м³. Теплоізоляційні матеріали не повинні змінювати властивостей і виділяти речовин, що знижують міцність дотичних елементів конструкцій, викликати корозію металевих поверхонь чи погіршувати якість обробки приміщень, а також виділяти речовини, шкідливі для здоров'я людей чи призводити до псування харчових або інших продуктів.
Виготовляють теплоізоляційні матеріали з матеріалів переважно мінерального походження: азбесту, гіпсу, цементу, вапна, пемзи, гірських порід тощо.
Основні особливості теплоізоляційних матеріалів — невелика об'ємна маса, теплопровідність і значне водопоглинання — обумовлюються їх великою пористістю. Способи утворення пор: вільна засипка пилоподібних, зернистих або волокнистих часток (наприклад, діатоміту, шлаку, скляного або мінерального волокна, спученого перліту або вермикуліту); випар природної або доданої води (гіпс з надлишковим вмістом вологи — мікропорит тощо); випалювання органічних добавок з неорганічних формованих виробів; утворення бульбашок повітря або газу в твердному цементі або гіпсі механічним способом — введенням повітря при перемішуванні з появою піни (пінобетон) або хімічним способом — додаванням алюмінієвого порошку або перекису водню (газобетон); теплова обробка при підвищених температурах з доведенням до піропластичного стану деяких природних порід або штучних мінеральних сумішей, наприклад, виробництво керамзиту, спученого перліту, вермикуліту, аглопориту тощо.
Найбільш освоєні у виробництві і експлуатації теплоізоляційні матеріали на основі мінеральної вати. До них належать:
- жорсткі формовані вироби (плити, напівциліндри, сегменти) на різних в'язках з об'ємною масою 200 ÷ 400 кг/м³, коефіцієнт теплопровідності в сухому стані (температура 25±5°С) 0,05 ÷ 0,075 ккал/м-ч-град і максимальною температурою застосування 70 °C (бітумна в'язка), 300 °C (в'язка з синтетичних смол) і 500 °C (мінеральна в'язка);
- напівжорсткі і гнучкі вироби (плити, мати, джгути, повсть) з об'ємною масою 75 ÷ 400 кг/м³, коефіцієнт теплопровідності 0,04 ÷ 0,07 ккал/м-ч-град і максимальною температурою застосування від 60 до 600 °C.
Мінеральну вату з об'ємною масою 100 ÷ 200 кг/м³ і коефіцієнтом теплопровідності 0,038 ÷ 0,045 ккал/м-ч-град застосовують як теплоізоляційну засипку при температурі до 600 °C.
Аналогічні вироби з трохи кращими показниками об'ємної маси і теплопровідності виготовляють на основі базальтового і скляного волокна.
Освоєні в і експлуатації теплоізоляційні матеріали на основі азбесту: азбестоцементні і асбестомагнезиальні жорсткі формовані вироби з об'ємною масою 300 ÷ 500 кг/м³ і коефіцієнтом теплопровідності 0,07 ÷ 0,09 ккал/м-ч-град; гнучкі вироби (повсть, тканина та інші) з об'ємною масою 100 ÷ 900 кг/м³ і коефіцієнтом теплопровідності 0,045 ÷ 0,075 ккал/м-ч-град; рихлі матеріали для мастичної теплоізоляції. Крім того, волокнистий азбест входить до складу багатьох жорстких формованих теплоізоляційних виробів як армувальний матеріал.
Знаходять вживання жорсткі теплоізоляційні вироби з пінобетону, піносилікату, піноскла і піногіпсу. Для монтажної теплової ізоляції застосовують вапняково-кремнеземисті, пінодіатомітові, діатомові (трепельні), перлітові, вермикулітові, совелітові і вулканітові теплоізоляційні вироби з об'ємною масою 200 ÷ 700 кг/м³, коефіцієнтом теплопровідності 0,07 ÷ 0,15 ккал/м-ч-град і максимальною температурою вживання 600 ÷ 900°C (мінеральний зв'язник) і 60 ÷ 150°C (органічний зв'язник).
Розроблені способи виробництва теплоізоляційних матеріалів на основі спученого перліту: скріпленням розрізнених зерен спученого перлітового піску різними мінеральними і органічними сполучними речовинами. З перлітових теплоізоляційних матеріалів освоєні в виробництво і експлуатацію жорсткі перлітоцементні і керамоперлітові вироби, монолітний перлітобітум і засипна ізоляція із спученого перлітового піску. Високотемпературні перлітові вироби (обпалювальний легковаг, керамоперліт і керамоперлітофосфат, використовуються при температурах 700, 900 і 1150 °C) і призначені для футерування електротермічних реакторів, що експлуатуються в середовищі ендогазу, для турбін і трубопроводів пари високих параметрів, теплоізоляції промислових печей. Для теплоізоляції енергоустаткування застосовують переважно перлітовий легковаг, що при високих температурах не лише не дає усадки, але трохи розширюється, компенсуючи цим в значній мірі термічне розширення самого металу. Обпалювальний легковаг з об'ємною масою 150 ÷ 200 кг/м³ можна застосовувати і для утеплення штампованих металевих настилів. Бітумоперліт в моноліті використовують для гідротеплоізоляції покриттів житлових і промислових будівель, а також при безканальній прокладці теплотрас.
| Теплоізоляційні матеріали із спученого перліту | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Матеріал | Об'ємна маса, кг/м³ | Коефіцієнт теплопровідності (т-ра 20±5°С), ккал/м× ч ·град | Межа міцності, кгс/см², не менше | Призначення | |
| на стиск | на згин | ||||
| Перлітовий пісок | 60—250 | 0,04—0,06 | — | — | Виробництво бетонів і теплоізоляційних виробів |
| Перлітовий щебінь | 200—400 | 0,08—0,12 | 25—60 | — | Виробництво бетонів |
| Перлітовий порошок | 40—80 | 0,025—0,03 (т-ра −85 °C) | — | — | Устави глибокого холоду і виробництво теплоізоляційних виробів |
| Гіпсоперлітові вироби | 300—400 | 0,08—0,10 | 3,0—4,0 | — | Термовкладиші |
| Перлітоцементні вироби | 250—350 | 0,06—0,07 | — | 2,9—2,6 | Енергетичне технологічне обладнання |
| Безвипальні вироби | 250—300 | 0,06—0,07 | — | 3,5 | Те ж |
| Силікатоперлітові вироби | 360—600 | 0,09—0,15 | 10—25 | — | Те ж |
| Безвипальні вироби на зв'язці з рідкого скла (випальний легковаг) | 100—200 | 0,05—0,07 | 2—6 | — | Те ж |
| Керамічні перлітові вироби (керамоперлітові) | 250—400 | 0,06—0,09 | 3,0—10,0 | — | Те ж |
| Вироби «Перліталь» | 200-250 | 0,05-0,06 | 4,6 | — | Те ж |
| Легковагі перлітошамотні вогнетриви | 400—800 | 0,09—9,16 | 10—35 | — | Промислові печі |
| Жаростійкий перлітобетон | 500—800 | 0,10—0,18 | 15—60 | — | Теплотехнічні споруди |
| Перлітобітумні вироби | 250—450 | 0,065—0,105 | 4—7 | 1,5—2,0 | Покрівля та холодильники |
| Латекс-перліт | 150—250 | 0,05—0,06 | 3-6 | — | Суднобудування |
| Керамоперлітофосфатні вироби | 250—400 | 0,06—0,09 | 5,0-10,0 | — | Промислові печі |
Для невеликої за обсягом теплоізоляції використовують поліуретанову піну. До її переваг належить простота використання, можливість заповнювати щілини, властивості парового бар'єру та можливість використання у невеликих обсягах.
До недоліків поліуретанових пін відносять займистість та виділення токсичних речовин під час горіння[1] , необхідність захисту від сонячного світла та розчинників, а також вміст потенційно небезпечних речовин.[2][3] З часом зростає коефіцієнт теплопровідності, хоча і залишається порівняно низьким.
Основні види теплоізоляції, що використовується в Україні, — пінополістирол (екструзійний пінополістирол й інші пінопласти), їх частка становить близько 40 %, мінераловатні і скловатні вироби займають 30 % і 25 % відповідно, і 5 % припадає на інші види теплоізоляційних матеріалів.
Проектування майбутніх об'єктів заморожене, на більшості ж будівель, що вже будуються, з початку-середини осені 2008 року не ведеться робіт. В Україні основними причинами стагнації ринку будівництва можна назвати на банківському і іпотечному ринку. Обсяги кредитування будівельного сектора істотно зменшились, що спричинило за собою зниження попиту на житло і будматеріали.
На теплоізоляційні матеріали поширюються ГОСТи 4640—66, 957372, 10499—67, 6788—62, 2694—67, 16136—70 і 18109—72.
- Будівельна ізоляція
- Енергоаудит
- Керамоізол
- Навісний вентильований фасад
- Пасивний будинок
- Піноскло
- Теплова ізоляція
- Фолар
- ↑ US Department of Energy, Consumer Guide, http://www.eere.energy.gov/consumer/your_home/insulation_airsealing/index.cfm/mytopic=11620 [Архівовано 30 квітня 2008 у Wayback Machine.]
- ↑ California Department of Health Services fact sheet. Dhs.ca.gov. 23 березня 2007. Архів оригіналу за 5 липня 2013. Процитовано 8 травня 2009. [Архівовано 2013-07-05 у Wayback Machine.]
- ↑ NIOSH US government fact sheet. Cdc.gov. 11 лютого 2008. Архів оригіналу за 5 липня 2013. Процитовано 8 травня 2009.
- Теплоизоляционные материалы // Жуков А. В., «Энциклопедия неорганических материалов». К., УРЕ, 1977
- Каммерер И. С. Теплоизоляция в промышленности и строительстве, Пер. с нем. М., 1975.
- Китайцев В. А. Технология жилоизоляционных материалов. М., 1970
- Жуков А. В. Современное состояние и пути совершенствования технологии производства вспученного перлита и изделий из него в СССР и за рубежом. В кн.: Использование новых легких материалов и отходов производства в строительстве. М., 1972
- Справочник по производству теплоозвукоизоляционных материалов. М., 1975
- Теплоізоляційні матеріали // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 188. — ISBN 978-966-7407-83-4.