Теплоизоляционные материалы для утепления зданий

При реконструкции зданий значительное внимание должно уделяться тепловой защите наружных ограждающих конструкций и выбору утепляющего материала, так как от его качества в основном зависит тепловая защита здания. По количеству выпускаемых теплоизоляционных материалов Россия в 5-7 раз уступает Швеции, США и Финляндии.

Большое количество теплоизоляционных материалов производится такими известными иностранными фирмами, как URSA, ISOVER, ROCKWOOL, PAROK и др.

В России налажен выпуск теплоизоляционных материалов под марками: ТИСМА, ТЕХНО, ПЕНОПЛЭКС, ИЗОРОК и многие другие.

В зависимости от исходного сырья и технологии изготовления теплоизоляционные материалы делятся на несколько крупных групп:

- минераловатные;

- стекловатные и стекловолокнистые;

-газонаполненные полимеры (пенопласты): полистирольные и пенополистирольные, полиуретановые и пенополиуретановые, полиэтиленовые, полиэфирные и из фенольной пены;

- модифицированные бетоны: газобетон и пенобетон;

- из натуральных материалов и продуктов их переработки.

К числу наиболее высокоэффективных утепляющих материалов относятся стекло- и минераловатные материалы, доля производства которых составляет в последние годы 40-60%. Они отличаются пожарной безопасностью, химической стойкостью, низким водопоглощением и хорошей звукоизоляцией.

В последнее время широко начинают применяться «каменные» утепляющие материалы на основе базальта. Это негорючий экологически чистый материал, обладающий водоотталкивающими свойствами, но в то же время паропроницаемый. Он выпускается в виде рулонов, мягких и жестких матов и плит. По своим теплоизоляционным свойствам базальтовые материалы превосходят стекловаты.

Одним из самых эффективных видов теплоизоляции являются газонаполненные полимеры, среди которых наибольшее применение находит пенопласт и пенополистирол. Пониженная теплостойкость и горючесть пенопластов не является помехой при использовании их в слоистых конструкциях совместно с бетоном и кирпичом.

Появление технологии получения экструзионного пенополистирола намного расширила границы его применения в строительстве. Обладая весьма низким водопоглощением (менее 0,3%) за счет замкнутой структуры ячеек размером 0,1-0,2 мм и высокой механической прочностью, плиты из экструзионного пенополистирола могут быть использованы для утепления инверсионных (перевернутых) плоских покрытий, в качестве наружной теплоизоляции стен, для теплоизоляции подземных частей зданий, фундаментов, стен подвалов, где использование многих других утеплителей невозможно из-за капиллярного подъема грунтовых вод.

В отличие от минеральной ваты и пенопласта, плиты из экструзионного пенополистирола не провисают, не впитывают влагу и не меняют своих теплотехнических характеристик. Работы с этим материалом могут вестись в любое время года и при самой неблагоприятной погоде.

Недостатком экструзионного пенополистирола является его ограничение, связанные с требованиями пожарной безопасности (категория Г1 по ГОСТ 30244-94), в случае его использования при наружном утеплении фасадов. С целью повышения пожаростойкости плиты из экструзионного пенополистирола, предназначенные для утепления зданий, должны оштукатуриваться, что повышает их стойкость к горению.

Другим эффективным теплоизоляционным материалом из группы газонаполненных полимеров является экструдированный пенополиэтилен (ППЭ). У этого материала практически отсутствует влагопоглощение и при его использовании в качестве утеплителя не требуется дополнительного пароизоляционного слоя.

Хорошими теплоизоляционными свойствами обладает пенополиуретан, который, имея высокую адгезию, под давлением напыляется практически на любые строительные материалы любой конфигурации: металл, бетон, кирпич, стекло, шифер и т.д. Сам процесс непрерывного напыления приводит к образованию бесшовного, изолирующего покрытия любой толщины, не требующего специального крепежа теплоизоляции. Использование двухкомпонентных пенополиуретановых покрытий дает возможность применять их в виде как простой теплоизоляции или гидроизоляции, так и создавать одним покрытием комплексную систему. Расчеты эффективности его применения показывают более, чем двухкратную экономию по сравнению с другими технологиями утепления зданий. Кроме того, использование легкого пенополиуретана позволяет значительно снизить нагрузку на несущие конструкции и защитить их от преждевременной коррозии.

Новыми теплоизоляционными материалами являются пенофольгированные изделия, представляющие собой слой полиэтиленовой пены, зажатой с двух сторон алюминиевой фольгой («Пенофол»). Коэффициент теплопроводности этого материала равен 0,027 Вт/м^{2 0}С, что почти в 1,5 раза меньше, чем у стеклянных и базальтовых утеплителей. Несомненное достоинство - это простота монтажа такого материала: он крепится к стенам с помощью строительного степлера. Как недостаток стоит отметить то, что он абсолютно паро- и газонепроницаем, т.е. помещение, утепленное этим материалом перестает «дышать» и его необходимо периодически проветривать.

Аналогичным облицовочным материалом являются алюминиевые композитные панели толщиной от 3 до 5 мм, состоящие из двух алюминиевых листов и внутреннего слоя, состоящего из полиэтилена с антипиреном. Лицевая сторона панели покрыта трехслойным покрытием на основе поливинилденфторида (ПВДФ). Фторуглеродное ПВДФ покрытие обеспечивает стойкость материала к атмосферным осадкам и ультрафиолетовому излучению. Слой лака на основе ПВДФ позволяет панелям сохранять свой внешний вид более 25 лет и не требует дополнительного ухода. Высокая пластичность композитных панелей позволяет использовать их для облицовки криволинейных поверхностей, придавая зданиям архитектурную выразительность. При толщине 4 мм вес 1 м² композитных панелей составляет всего лишь 5,5-5,8 кг, что значительно снижает нагрузку на несущие конструкции здания. Высокая степень огнестойкости панелей дает возможность применять их на объектах повышенной пожароопасности. Композитные панели могут крепиться к алюминиевому монтажному профилю или к другим металлическим профилям с помощью заклепок, винтов и болтов, используемых при работе с алюминием.

Уникальным теплоизоляционным материалом является пеностекло, состоящее на 100% из стеклянных ячеек. Сотовая структура пеностекла, где стенки и узлы состоят из такого прочного материала, как стекло, обусловили уникальную прочность пеностекла и способность противостоять механическим нагрузкам. В настоящее время пеностекло является самым прочным из всех эффективных теплоизоляционных материалов. Прочность пеностекла на сжатие в несколько раз выше, чем у волокнистых материалов и пенопласта. Этот показатель очень важен, так как чем прочнее материал, тем менее он подвержен сжатию под воздействием нагрузки. В то же время сжатие теплоизоляционного материала приводит к увеличению его теплопроводности и снижению теплозащитных свойств конструкции. Пеностекло уникально тем, что является абсолютно не сжимаемым материалом. Более того, менее прочный, чем пеностекло, теплоизоляционный материал требует анкерного крепления к несущей конструкции и, чем он менее прочен, тем больше требуется элементов крепления, а это в свою очередь увеличивает количество теплопроводных включений, создающих дополнительные «мостики холода». Пеностекло является полностью негорючим материалом, не разрушается химическими реагентами, не подвержено гниению, в нем отсутствует питательная среда

для распространения плесени и грибков. Этот материал не впитывает влагу и не пропускает ее. При повреждении гидроизоляции не допускает распространение воды, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Пеностекло хорошо связывается и склеивается любым типом строительной смеси, битума или клея. Все это позволяет осуществлять монтаж пеностекла с использованием различных вариантов крепления.

В настоящее время разработаны утеплители на основе ячеистого бетона плотностью от150 до 400 кг/м³ с коэффициентом теплопроводности от 0,08 до 0,15 Вт/м², которые являются экологически чистыми, пожаробезопасными и долговечными материалами. Эти теплоизоляционные изделия вполне могут заменить теплоизоляционные изделия из минеральной ваты и пенополистирола. Они с успехом могут применяться для наружной теплоизоляции существующих зданий, подлежащих реконструкции. Стоимость теплоизоляционных изделий на основе ячеистого бетона в 2-3 раза ниже, чем у минераловатных плит, а капитальные затраты на организацию производства, примерно, в 5-10 раз ниже, чем на организацию производства традиционных видов теплоизоляционных материалов.

Одним из самых эффективных теплоизолируемых материалов является карбамидный пенопласт («Пеноизол»), обладающий высокими теплоизоляционными свойствами, низкой плотностью (15 кг/м³), рабочим диапазоном температур от – 50 ^оС до + 120 ^оС, большой сопротивляемостью огню, стойкостью к действию микроорганизмов. Одним из преимуществ пеноизола по сравнению с другими утеплителями, является его крайне низкая стоимость и простота получения. На данный момент «Пеноизол» – это самый дешевый из известных теплоизоляционных материалов.

«Пеноизол» может применяться в виде блоков или плит, а также путем заливки в опалубку непосредственно на строительной площадке. Плиты или блоки могут крепиться к уже существующим стенам известными способами. Технология производства пеноизола позволяет выполнять работы по утеплению непосредственно на объектах путем набрызга теплоизоляционного слоя из этого материала на стены за штукатурную сетку. Для этого штукатурная сетка крепится к стене на расстоянии соответствующем заданной толщине теплоизоляционного слоя. После высыхания пеноизола осуществляется его оштукатуривание известными способами.

Уникальным прогрессивным теплоизолирующим материалов является жидкий керамический материал («Thermal-Coat»), состоящий из микроскопических вакуумизированных керамических и силиконовых шариков. Российская версия – «ИЗОЛАТ-2», выпускаемая в г. Екатеринбурге. Такая композиция делает материал легким, гибким, пластичным, обладающим высокой адгезией к покрываемым поверхностям. Уникальность теплоизоляционных свойств этого материала заключается в создании практически не проводящего тепло слоя. Его теплопроводность (коэффициент теплопроводности – =0,001 Вт/(м ^оС) на порядок ниже всех известных теплоизоляторов, поэтому толщина теплозащитного слоя имеет всего лишь считанные миллиметры.

На изолируемую поверхность жидкий керамический материал наносится путем напыления или обычной кистью, что позволяет применять его в труднодоступных местах.

Через 10-20 минут после нанесения покрытия образуется влагонепроницаемая пленка, которая затем вулканизируется в течении 1-6 часов в зависимости от температуры изолируемой поверхности. Время полного высыхания составляет 24 часа с момента нанесения последнего слоя теплоизоляционного покрытия. После полного высыхания теплоизоляционного покрытия производится окраска фасадными красками.

При нанесении теплоизоляционного слоя толщиной 0,38 мм толщина наружной стены здания при расчетной температуре наружного воздуха – 25 ^оС может составлять:

- 280 мм (из кирпича);

- 240 мм (из керамзитобетона);

- 75 мм (из дерева).

Материал характеризуется стойкостью к солнечной радиации, атмосферным осадкам, переменным температурам, влажности воздуха, химическим веществам и биологическим вредителям. Все свои уникальные свойства он сохраняет в течение длительного времени и не требует ремонта в процессе эксплуатации.

Следует отметить, что теплоизоляционные материалы с коэффициентом теплопроводности менее 0,06 Вт/м^{2 0}С окупаются за 5-7 лет эксплуатации за счет экономии энергоресурсов.