Теплоизоляционные материалы-свойства и область применения

Физико-технические свойства используемых теплоизоляционных материалов оказывают определяющее влияние на теплотехническую эффективность и эксплуатационную надежность конструкций, трудоемкость монтажа, возможность ремонта в процессе эксплуатации и в значительной степени определяют сравнительную технико-экономическую эффективность различных вариантов утепления зданий.

Теплоизоляционные материалы в конструкциях утепления зданий должны соответствовать требованиям пожарной безопасности по СНиП 2.01.02-85, иметь гигиенические сертификаты, не выделять токсичные вещества в процессе эксплуатации и при горении.

На долговечность и стабильность теплофизических и физико-механических свойств теплоизоляционных материалов в конструкциях утепления зданий влияют многие эксплуатационные факторы, включая:

• знакопеременный температурно-влажностный режим теплоизоляционных конструкций;

• возможность капиллярного и диффузионного увлажнения теплоизоляционного материала в конструкции;

• воздействие ветровых нагрузок;

• механические нагрузки от собственного веса в конструкциях стен и нагрузки при перемещении людей в конструкциях крыш и перекрытий.

С учетом указанных факторов теплоизоляционные материалы для утепления зданий должны отвечать следующим основным требованиям:

• теплоизоляционный материал должен обеспечивать требуемое сопротивление теплопередаче при возможно минимальной толщине конструкции, что достигается применением материалов с расчетным коэффициентом теплопроводности - 0,04 - 0,06 Вт/(м*К');

• паропроницаемость материала должна иметь значения исключающие возможность накопления влаги в конструкции в процессе ее эксплуатации;

• плотность теплоизоляционных материалов для утепления зданий ограничивается допустимыми нагрузками на несущие конструкции;

• прочность материала;

• морозостойкость;

• гидрофобность и водостойкость;

• биостойкость и отсутствие токсичных выделений при эксплуатации.

 

 

Основные свойства теплоизоляционных материалов

Теплопроводность

В общем виде теплопроводность можно представить как функцию многих переменных, (см.  рис.1 и рис.2, рис.3).

 

рис. 1

рис. 2

У ряда материалов - особенно волокнистых - теплопроводность с увеличением средней плотности вначале резко уменьшается, а затем возрастает примерно пропорционально увеличению средней плотности материала. Это можно объяснить тем, что при очень малой средней плотности и большом количестве крупных пор теплопроводность с конвекцией растет. С ростом плотности увеличивается доля передачи тепла кондукцией.

 

рис. 3

Таким образом, можно констатировать, что теплопроводность является важнейшей технической характеристикой ТИМ. От нее зависит напрямую термическое сопротивление ограждения R(терм), кв.мК/Вт

Согласно Постановлению № 18-81 Министерства строительства РФ от 11.08.95, начиная с 1 сентября 1995 г. проектирование, а с 1 июня 1996 г. - новое строительство, реконструкция, модернизация и капитальный ремонт зданий, должны вестись в соответствии с изменениями № 3 СНиП 11-3-79 «Строительная теплотехника». Органам Государственного архитектурно-строительного надзора и Главгосэкспертизы надлежит обеспечить надзор за выполнением этого Постановления.

Повышение эффективности теплоизоляции достигается применением высокопористых материалов и устройством многослойных конструкций с воздушными прослойками.

Пористость ТИМ колеблется от 70 % до 99,9 % по объему. Если поры материала заполнены воздухом, то при высокой пористости он имеет небольшую теплопроводность ( теплопроводность воздуха равна 0,027 Вт/мК).

Температуростойкость является весьма важным свойством теплоизоляционных материалов, особенно при использовании их для изоляции промышленного оборудования, работающего при высоких температурах. Характеризуют температуростойкость материалов технической и экономической предельными температурами применения. Под технической температурой понимают ту температуру, при которой материал может эксплуатироваться без изменения технических свойств.

Экономическая предельная температура применения определяется не только температуростойкостью материала, но и другими его показателями - теплопроводностью, стоимостью, условиями монтажа и т. д. Некоторые материалы с повышенной  теплопроводностью нерационально, например, использовать для высокотемпературной изоляции, несмотря на их высокую техническую предельную температуру применения.

Паропроницаемость

ТИМ с сообщающимися открытыми порами пропускают значительное количество водяного пара, почти столько же, сколько воздуха. Благодаря малому сопротивлению паропроницаемости они почти всегда сухие; конденсация пара наблюдается в основном в следующем слое на более холодной стороне ограждения.

Во избежание конденсации водяного пара, теплая сторона должна обладать большей паронепроницаемостью, чем холодная сторона, а также воздухонепроницаемостью.

Воздухонепроницаемость

Теплоизолирующие свойства основываются на том, что предотвращается движение воздуха внутри изоляции (см. рис 4)

 

рис. 4

Мягкие изоляционные материалы настолько хорошо пропускают воздух, что движение воздуха приходится предотвращать путем применения отдельной ветрозащиты. Жесткие изделия, в свою очередь, обладают хорошей воздухонепроницаемостью и не нуждаются в каких-либо специальных мерах. Они могут применяться также в качестве ветрозащиты.

Ветрозащитные свойства.

При устройстве теплоизоляции наружных стен и других вертикальных конструкций, воспринимающих напор ветра, следует помнить, что при скорости ветра 1 м/с и выше необходимо поверхность ТИМ покрывать ветрозащитным слоем. (См. «Общие рекомендации по использованию ТИМ»).

Химическая стойкость

Минеральные ТИМ обладают хорошей стойкостью к действию органических веществ, таких как масла и растворители. Также слабые кислые или щелочные вещества не вызывают проблем.

В условиях нормальной влажности они не способствуют коррозии, хотя и не могут предотвратить ее. Поэтому все металлические элементы должны быть выполнены из антикоррозийного материала.