Коэффициент теплопроводности минеральной ваты

В моей работе достаточно часто бывает необходимо уточнить теплопроводность различных материалов.

Теплосопротивление материалов

Кладка из красного кирпича, толщина стены 0,25 м. (в один кирпич) 0,36
Кладка из красного кирпича, толщина стены 0,38 м. (полтора кирпича) 0,53
Кладка из силикатного кирпича, толщина стены 0,25 м. (в один кирпич) 0,30
Кладка из силикатного кирпича, толщина стены 0,38 м. (полтора кирпича) 0,44
Кладка из газо-пеноблоков, толщина стены 0,2 м. 0,69
Кладка из газо-пеноблоков, толщина стены 0,3 м. 0,81
Брус деревянный, 100 мм. 0,71
Брус деревянный, 150 мм. 1,07
Металл 0,5 – 1,0 мм. (ангары, павильоны, строит. вагончики, крыши домов) 0,1

Из таблицы следует, что в соответствии с требованиями СНиП толщина стен жилого дома должна быть:

Исполнение данных условий в современной действительности абсолютно нереально. Вот почему использование утеплителей сегодня – вынужденная необходимость. Чем ниже коэффициент теплопроводности утеплителя, тем меньше его слой.

Кто на свете всех теплей?

Цель такого тщательного изучения утеплителей одна — узнать, какой из них лучше всех. Однако, это палка о двух концах, ведь материалы с высокой термоизоляцией могут иметь другие нежелательные характеристики.

Пенополиуретан или экструдированный пенополистирол

Нетрудно определить по таблице, что чемпион по теплоизоляции – это пенополиуретан. Но и цена его гораздо выше, нежели у полистирола или пенопласта. Все потому что он обладает двумя наиболее востребованными в строительстве качествами: негорючесть и водоотталкивающие свойства. Его трудно поджечь, поэтому пожарная безопасность такого утепления высока, к тому же он не боится намокнуть.

Но у пенополиуретана появилась настоящая альтернатива – экструдированный пенополистирол. По сути это тот же пенопласт, но прошедший дополнительную обработку – экструдировку, которая улучшила его. Это материал с равномерной структурой и замкнутыми ячейками, который представлен в виде листов разной толщины. От обычного пенопласта его отличает усиленная прочность и способность выдерживать механическое давление. Именно поэтому его можно назвать достойным конкурентом пенополиуретану. Единственный недостаток монтажа отдельных плит – швы, которые успешно заделываются монтажной пеной.

А уж чем вам удобнее пользоваться – жидким утеплителем из баллончика или плитами, выбирать только вам. Но помните, что эти материалы не «дышат» и могут образовывать эффект запотевших окон, так что все утепление может уйти из форточки во время проветривания. Поэтому утеплять такими материалами нужно разумно.

Минеральная вата или пенопласт

Если сравнивать минеральную вату и пенопласт, то их теплопроводность находится на одном уровне ≈ 0,5. Поэтому выбирая между этими материалами, неплохо было бы оценить и другие качества, такие как водопроницаемость. Так, монтаж ваты в местах с возможным намоканием нежелательна, поскольку она теряет свойства теплоизоляции на 50% при намокании на 20%. С другой стороны, вата «дышит» и пропускает пар, так что не будет образовываться конденсата. В доме, который утеплен ватой из базальтового волокна, не будут запотевать окна. И вата, в отличие от пенопласта, не горит.

Другие утеплители

Весьма популярны сейчас эко-материалы, такие как опилки, которые смешивают с глиной и используют для стен. Однако, такой приятный по цене материал как опилки, имеет много недостатков: горит, намокает и гниет. Не говоря уже о том, что набирая влагу, опилки теряют теплоизоляционные свойства.

Также набирает популярности дешевое и экологичное пеностекло, которое можно применять только без нагрузок, поскольку он весьма хрупок.

Необходимость расчетов

Для чего же необходимо проводить эти вычисления, есть ли от них хоть какая-то польза на практике? Разберемся подробнее.

Оценка эффективности термоизоляции

В разных климатических регионах России разный температурный режим, поэтому для каждого из них рассчитаны свои нормативные показатели сопротивления теплопередаче. Проводятся эти расчеты для всех элементов строения, контактирующих с внешней средой. Если сопротивление конструкции находится в пределах нормы, то за утепление можно не беспокоиться.

В случае, если термоизоляция конструкции не предусмотрена, то нужно сделать правильный выбор утеплительного материала с подходящими теплотехническими характеристиками.

Тепловые потери

Тепловые потери дома

Необходимость расчетов

Не менее важная задача – прогнозирование тепловых потерь, без которого невозможно правильно спланировать систему отопления и создать идеальную термоизоляцию. Такие вычисления могут понадобиться при выборе оптимальной модели котла, количества необходимых радиаторов и правильной их расстановки.

Читайте также:  Удивительное сочетание камня и дерева в интерьере загородного дома

Для определения тепловых потерь через любую конструкцию нужно знать сопротивление, которое вычисляется с помощью разницы температур и количества теряемого тепла, уходящего с одного квадратного метра ограждающей конструкции. И так, если мы знаем площадь конструкции и ее термическое сопротивление, а также знаем для каких климатических условий производится расчет, то можем точно определить тепловые потери. Есть хороший калькулятор расчета теплопотерь дома ( он может даже посчитать сколько будет уходить денег на отопление, примерно конечно).

Такие расчеты в здании проводятся для всех ограждающих конструкций, взаимодействующих с холодными потоками воздуха, а затем суммируются для определения общей потери тепла. На основании полученной величины проектируется система отопления, которая должна полностью компенсировать эти потери. Если же потери тепла получаются слишком большими, они влекут за собой дополнительные финансовые затраты, а это не всем «по карману». При таком раскладе нужно задуматься об улучшении системы термоизоляции.

Отдельно нужно поговорить про окна, для них сопротивление теплопередаче определяются нормативными документами. Самостоятельно проводить расчеты не нужно. Существуют уже готовые таблицы, в которых внесены значения сопротивления для всех типов конструкций окон и балконных потери окон рассчитываются исходя из площади, а также разницы температур по разные стороны конструкции.

Расчеты, приведенные выше, подходят для новичков, которые делают первые шаги в проектировании энергоэффективных домов. Если же за дело берется профессионал, то его расчеты более сложные, так как дополнительно учитывается множество поправочных коэффициентов – на инсоляцию, светопоглощение, отражение солнечного света, неоднородность конструкций и другие.

Теплопроводность материала

Известно, что любое нагретое тело способно отдавать свое тепло в окружающую среду или близко расположенным другим предметам. При этом отдача тепла (энергии) осуществляется с определенной скоростью. Чем выше скорость отдачи тепла, тем выше теплопроводность материала.

Сравнительные характеристики разных видов минеральной ваты.

Теплопроводность представляет собой свойство какого-либо тела пропускать через себя и отдавать определенное количество тепла. Все строительные материалы имеют свою теплопроводность. Она определяет качество материала и сферу его применения. Объем отдаваемой энергии можно оценить количественно. Для этого определяется коэффициент теплопроводности.

Твердые материалы (металлы и их сплавы) не в состоянии долго удерживать тепло, поэтому металлические сооружения требуется дополнительно утеплять. Существует такое понятие, как теплоизолятор. Это материал, который имеет низкий коэффициент теплопроводности. К таким материалам относится пенопласт, кирпич, минеральная вата. Интересен тот факт, что теплопроводность может варьировать в широких пределах. Коэффициент теплопроводности зависит от структуры материала, его плотности, влажности и некоторых других свойств.

Теплопроводность минеральной ваты

Теплопроводность ваты зависит от ее состава и марки. Коэффициент теплопроводности при этом составляет от 0,038 до 0,055 Вт/м*К. Если сравнивать его с таковым у воздуха, то последний равен 0,027 Вт/м*К. Известно, что воздух хорошо удерживает тепло. У него практически самый низкий коэффициент теплопроводности. Таким образом, минеральная вата по данному критерию является очень качественным материалом.

Важно, что коэффициент теплопроводности будет ниже у тех марок, которые имеют более рыхлую структуру.

Схема производства минеральной ваты.

Наблюдается это, потому что при хаотичном расположении минеральных волокон значительно повышается воздушная емкость материала, а воздух задерживает тепловую энергию.

Например, коэффициент теплопроводности легкой ваты равен 0,045 Вт/м*, а тяжелой — 0,055 Вт/м*К. Такой же коэффициент теплопроводности имеет вата на основе хлопка. Все это отражается на ее эксплуатационных характеристиках. Несмотря на это, существуют теплоизоляционные материалы, имеющие более низкую теплопроводность. К ним относится пенополистирол. Коэффициент теплопроводности его составляет 0,034 Вт/м*К. Но если сравнивать каменную вату и пенополистирол по другим критериям, например, по пожаробезопасности, то минеральная вата здесь впереди.

Теплопроводность и толщина материала

Нетрудно догадаться, что теплопроводность определяет объем и толщину материала для осуществления теплоизоляционных работ. Если брать во внимание стекловату, то ее коэффициент теплопроводности равен 0,044 Вт/м*К. Благодаря несложным расчетам удалось установить, что при утеплении зданий и сооружений толщина этого материала должна быть равной 189 мм. Если сравнивать данный показатель с кирпичом, у которого теплопроводность намного выше, то кирпич уступает вате по способности удерживать тепло. При этом толщина кирпичной кладки должна равняться 1460 мм.

Высокая теплопроводность характерна и для всеми любимого бетона. Коэффициент теплопроводности для него равен 1,5 Вт/м*К. Все это свидетельствует о том, что бетонные и кирпичные конструкции нуждаются в дополнительном утеплении. Говоря о преимуществах минеральной ваты над другими материалами, нельзя не упомянуть то, что вата не дает усадки, имеет невысокую стоимость и большой срок эксплуатации. Нередко он достигает более 50 лет.

     Технические требования

3.1 Плиты изготавливают в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологической документации предприятия-изготовителя.

3.2 Плиты в зависимости от плотности подразделяют на марки, а в зависимости от степени деформации под действием сжимающей нагрузки — на виды.

Читайте также:  Как обшить дом сайдингом своими руками? Смотреть обучающее видео

Виды, марки по плотности, сокращенное обозначение и рекомендуемая область применения плит приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Виды, марки и рекомендуемая область применения плит

Вид плиты

Марка по плотности

Сокращенное обозначение

Рекомендуемая область применения

Плита мягкая ПМ

40

ПМ-40

Ненагруженная тепло-, звукоизоляция скатных крыш, перекрытий, полов первого этажа,

50

ПМ-50

каркасных изоляция промышленного оборудования и трубопроводов при температуре изолируемой поверхности от минус 60°С до плюс 400°С.

Плита полужесткая ППЖ

60

ПП-60

Ненагруженная тепло-, звукоизоляция скатных крыш, полов, потолков, внутренних перегородок,

70

ПП-70

легких каркасных конструкций, трехслойных облегченных стен малоэтажных зданий из кирпича,

80

ПП-80

газобетонных и др. изоляция промышленного оборудования и трубопроводов при температуре изолируемой поверхности от минус 60°С до плюс 400°С.

Плита жесткая ПЖ

100

ПЖ-100

Тепло-, звукоизоляция стен, в т.ч. фасадных с вентилируемым зазором, подвальных перекрытий

120

ПЖ-120

с нижней стороны, трехслойных облегченных стен малоэтажных зданий из кирпича, газобетонных и

140

ПЖ-140

др. слой в трехслойных панелях для стеновых и кровельных изоляция промышленного оборудования при температуре изолируемой поверхности от минус 60°С до плюс 400°С.

Плита повышенной жесткости ППЖ

160

ППЖ-160

Тепло-, звукоизоляция, подвергающаяся нагрузке в плоских кровлях из профилированного настила

180

ППЖ-180

или железобетона без устройства цементной стяжки или выравнивающего слоя.

200

ППЖ-200

Тепловая изоляция фасадов зданий с последующим оштукатуриванием или устройством защитно-покровного слой в трехслойных панелях для стеновых и кровельных изоляция промышленного оборудования при температуре изолируемой поверхности от минус 60°С до плюс 400°С.

Плита твердая ПТ

220

ПТ-220

Тепло-, звукоизоляция, отделочные плиты для потолков и стен.

250

ПТ-250

Тепло-, звукоизоляция, подвергающаяся нагрузке

300

ПТ-300

в плоских кровлях из профилированного настила или железобетона без устройства упрочняющей стяжки или выравнивающего и звукоизоляция оснований оборудования, полов, перекрытий, перегородок

3.3 Условное обозначение плит должно включать в себя сокращенное обозначение в соответствии с таблицей 1, группу горючести, номинальные размеры в миллиметрах, обозначение настоящего стандарта.

При наличии каширования дополнительно (после группы горючести) в условное обозначение включают сокращенное обозначение (первую букву) облицовочного материала, например: Б — бумага; С — стеклохолст; Ф — алюминиевая фольга.

Пример условного обозначения мягкой плиты марки 50, негорючей, длиной 1000, шириной 600, толщиной 30 мм:

ПМ-50(НГ) ГОСТ 9573-2012;

то же, твердой плиты марки 300, группы горючести Г2, кашированной алюминиевой фольгой, длиной 1000, шириной 600, толщиной 20 мм;

ПТ-300(Г2) ГОСТ 9573-2012.

3.4 Номинальные линейные размеры плит и предельные отклонения размеров должны соответствовать указанным в таблице 2.

Таблица 2 — Номинальные размеры и предельные отклонения размеров

Сокращенное обозначение плиты

Длина

Ширина

Толщина

Номинальное значение, мм

Предельное отклонение, %

Номинальное значение, мм

Предельное отклонение

Номинальное значение, мм

Предельное отклонение, мм

ПМ-40ПМ-50

1000; 2000

±0,8

400; 500; 600; 1000

±2 мм

От 30 до 200

-2; +5

ПП-60ПП-70ПП-80

1000; 2000

±0,5

400; 500; 600; 1000

±2 мм

От 30 до 200

±2

ПЖ-100ПЖ-120ПЖ-140

500; 600; 1000; 2000

±0,5

400; 500; 600; 1000

±2 мм

От 30 до 200

±2

ППЖ-160ППЖ-180 ППЖ-200

500; 600; 1000; 2000

±0,5

400; 500; 600; 1000

±0,5%

От 20 до 200

±2

ПТ-220ПТ-250ПТ-300

500; 600; 1000; 2000

±0,5

400; 500; 600; 1000

±0,5%

От 20 до 60

±2

Примечания1 Параметрический ряд размеров плит принимают через 10 мм.2 По заказу потребителя плиты могут выпускаться других размеров.

Эффективная звуизоляция

Плиты из каменной ваты ЭКОВЕР обеспечивают акустический комфорт в зданиях. ЭКОВЕР ЛАЙТ обладает наилучшими свойствами звукопоглощения и превосходно изолирует помещение от воздушного шума. Это достигается за счет высокопористой структуры материала с мельчайшими незамкнутыми порами. Звуковая волна, встречаясь с поверхностью звукоизоляционной плиты, приводит воздух внутри пор в колебательное движение. В результате энергия звука теряется на преодоление внутренних сил трения об огромную поверхность тончайших волокон и частично превращается в теплоту. Плиты ЭКОВЕР ЛАЙТ прошли испытания и рекомендованы для звукоизоляции каркасных конструкций: перегородки, перекрытия, внешние стены.

Ударный шум в большинстве случаев возникает при механических воздействиях на пол: звук шагов, стук от падающих предметов, перемещение мебели. Наилучшие показатели звукоизоляции такого шума достигаются за счет применения конструкции «плавающего» пола, в котором жесткая и массивная стяжка как бы «плавает» на упругой звукоизоляционной плите из базальтовой ваты и не контактирует с основанием и стенами. Для изоляции ударного шума в конструкции «плавающего» пола применяются плиты ЭКОВЕР СТЭП. Данный продукт специально создан для звукоизоляции ударного шума, обладает оптимальной плотностью и прочностью при 10%-ном сжатии, необходимыми для укладки непосредственно под стяжку. Особая структура плит с высокими динамическими модулями упругости позволяет достигать высоких значений индексов снижения ударного шума даже при толщине 30 мм.

Читайте также:  Фитинги для соединений различных конфигураций полипропиленовых труб

Достоинства и недостатки утеплителей

  1. Пенополиуретан на сегодняшний день самый эффективный утеплитель.
Достоинства и недостатки утеплителей

Виды ППУ

Достоинства и недостатки утеплителей

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

Достоинства и недостатки утеплителей

Недостатки: дороговизна материала, неустойчивость к УФ-излучению.

Достоинства и недостатки утеплителей
  1. Пенополистирол (пенопласт) – востребован для использования в качестве утеплителя для помещений разных типов.
Достоинства и недостатки утеплителей

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

Достоинства и недостатки утеплителей

Недостатки: хрупкость, легкая воспламеняемость, образование конденсата.

Достоинства и недостатки утеплителей
  1. Экструдированный пенополистирол – прочный и удобный материал, при необходимости элементов нужного размера легко разрезается ножом.
Достоинства и недостатки утеплителей

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

Достоинства и недостатки утеплителей

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

Достоинства и недостатки утеплителей
  1. Базальтовая (каменная) вата – минеральная вата, изготавливающаяся на базальтовой основе.
Достоинства и недостатки утеплителей

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

Достоинства и недостатки утеплителей

Недостатки: более высокая стоимость, по сравнению с аналогами.

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

Достоинства: звукоизоляция, экологичность, влагостойкость, доступная стоимость.

Достоинства и недостатки утеплителей

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

Достоинства и недостатки утеплителей
  1. Изолон – современный утеплитель, изготавливаемый путем вспенивания полиэтилена. Является одним из самых востребованных.
Достоинства и недостатки утеплителей

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

Недостатки: низкая прочность, необходимость устройства вентиляционного зазора.

  1. 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.

Марки невоспламеняющейся мин. ваты

Теплоизоляторы на основе мин. ваты

, которые не поддаются возгоранию, на рынке есть продукций некоторых наиболее известных торговых марок как нашего, так и заграничного происхождения.

Одной из очень востребованных считается продукция датской компании Rockwool. Изготовитель практикует изготовление утеплителей из базальтовой ваты с температурой плавления от 1000 градусов для увеличения пожарной безопасности и устройства хорошей тепловой изоляции. Плиты изготовителя негорючие, удобные и комфортные в работе.

Для изолирования кровли нередко применяют минеральный негорючий теплоизолятор общего испано-немецкого производства от компании URSA — М-15. Речь идет о качественной стекловолоконной продукции из категории НГ.

Марки невоспламеняющейся мин. ваты

Стойкие к большими температурам плиты выпускают и изготовители из нашей страны Технониколь и Изорок, а еще европейские — Knauf и ISOVER.

Стоимость минерального теплоизолятора будет зависеть не только от плотности, но и от показателей горючести, в особенности важного для устройства неопасной тепловой изоляции. Собственно благодаря этому следует быть аккуратными в покупке материалов с необоснованно невысокой ценой. Быстрее всего основная часть их состава — искусственные элементы, не способны сопротивляться очень маленьким температурам, повышающие риск возгорания и распространения огня в помещении.

Какой утеплитель лучше. Тест на пожаробезопасность

Таблица теплопроводности материалов на С-

Материал Плотность, кг/м3 Теплопроводность, Вт/(м·град) Теплоемкость, Дж/(кг·град)
Сажа ламповая 170
Сера ромбическая 2085 762
Серебро 10500 429 235
Сланец глинистый вспученный 400
Сланец 2600…3300 0.7…4.8
Слюда вспученная 100
Слюда поперек слоев 2600…3200 880
Слюда вдоль слоев 2700…3200 3.4 880
Смола эпоксидная 1260…1390 …0.2 1100
Снег свежевыпавший 120…200 0.1… 2090
Снег лежалый при 0°С 400…560 0.5 2100
Сосна и ель вдоль волокон 500 2300
Сосна и ель поперек волокон (ГОСТ 8486-66, ГОСТ 9463-72) 500 2300
Сосна смолистая 15% влажности 600…750 2700
Сталь стержневая арматурная (ГОСТ 10884-81) 7850 58 482
Стекло оконное (ГОСТ 111-78) 2500 840
Стекловата 155…200 800
Стекловолокно 1700…2000 840
Стеклопластик 1800 800
Стеклотекстолит 1600…1900 0.3…
Стружка деревянная прессованая 800 1080
Стяжка ангидритовая 2100 1.2
Стяжка из литого асфальта 2300 0.9

Теплопроводность пенополистирола в сравнении

Если сравнить пенопласт со многими другими строительными материалами, можно сделать колоссальные выводы.

Показатель теплопроводности пенопласта оставляет от 0,028 до 0,034 ватта на метр/Кельвин. Если плотность увеличивается, теплоизоляционные свойства экструзионного пенополистирола без графитовых добавок уменьшаются.

Слой экструзионного пенопласта в 2 см способен удержать тепло, как слой минеральной ваты в 3,8 см, как обычный пенопласт, слоем 3 см или как деревянная доска, толщина которой составляет 20 см. Для кирпича эти способности приравниваются к толщине стенки в 37 см. Для пенобетона – 27 см.