Сравнение соотношения цены и качества современной теплоизоляции



На сегодняшний день для строительства очень важно сочетание доступности, экологичности, легкости установки и теплопроводных свойств теплоизоляторов. В данной статье рассматриваются три вида теплоизоляционных материалов: теплоизоляционные материалы на органической основе, жидкая керамическая теплоизоляция и насыпная теплоизоляция.

Ключевые слова: теплоизоляционные материалы, органические материалы, экологически чистые материалы,насыпные материалы, жидкая керамика

Для уменьшения потерь тепла, создания комфортного климата в помещениях, уменьшения расходов на отопление и уменьшения веса строительных конструкций используются теплоизоляционные материалы.

Цель работы — изучить рынок теплоизоляционных материалов, их применимость для утепления различных конструкций.

1. Теплоизоляция на органической основе.

К утеплителям на органической основе относятся материалы:

‒ в основе которых натуральная органика: сельскохозяйственные отходы, отходы древесины, очесы льна, конопли, торф, овечья шерсть, из них получают эковату, арболитовый утеплитель, ДСП, ДВИП, фибролит [1–14];

‒ в основе которых лежит соединение углерода с другими материалами, из них получают пенополиуретановый утеплитель, пенополистирол, пеноизол, мипору, утеплитель из вспененного полиэтилена [1,2,3,4,7,8,15,16–21].

Рассмотрим некоторые из этих материалов более детально.

Пенополиуретановый утеплитель (ППУ) — разновидность пластмассы. В состав входят: полиэфир, вода, эмульгаторы и диизоцинат. Структура ячеистая, состоящая на 90 % из газообразного вещества. Производятся два варианта жидкого ППУ: с открытыми и закрытыми пустотами. Что отражается на таких показателях утеплителя, как плотность, прочность, водопоглощение, паропроницаемость и теплопроводность.

Зачастую в строительных работах применяется закрытоячеистый ППУ, его плотность достигает 80кг/м³. Коэффициент теплопроводности — 0,019–0,041Вт/(м*К). Влагопоглощение — низкое. Горючесть низкая, но существую споры насчет токсичности горения и нагревания материала. Долговечность — не менее 20–30 лет. Стойкость к химическим и биологическим воздействиям. Хорошее сцепление с любыми поверхностями благодаря бесшовному напылению. Но разрушается под воздействием УФ-излучения в течение 1–2 лет. Дорогой материал. Нельзя наносить на холодные поверхности.

В зависимости от марки применяется для утепления проемов окон и дверей, фасадов и внутренних стен, трубопроводов.

ППУ с закрытоячеистой структурой лучше изолирует тепло, но хуже проводит водяной пар по сравнению с открытоячеистым. В связи с этим его лучше использовать для гидроизоляции фундаментов, подвалов и конструкций, контактирующих с грунтом.

Открытоячеистый ППУ используется при тепловой защите стен, перекрытий и кровли зданий. [1,2,3,16,17,18,19,20]

Пеноизол — жидкий карбамидоформальдегидный пенопласт, получается в результате смешивания полимерной карбамидной смолы, пенообразователя, ортофосфорной кислоты и воды. Теплопроводность — 0,028–0,041 Вт/(м∙К). Обладает хорошей паропроницаемостью. Не горюч, под действием высоких температур плавится, но не токсичен. Пеноизол хорошо заполняет неровности и пустоты внутри кладки, и при этом не расширяется в объеме. Благодаря открытой пористой структуре отводит водяной пар из отапливаемого помещения, но требует надежной защиты от влаги. Является экологически чистым материалом.Стоек к химическим и биологическим воздействиям. Изготавливается в разнообразных по форме блоках и плитах. [1,2,21]

Применение: пеноизол используют для утепления стен, потолков, полов и внутренних перегородок домов.

Эковата — материал, который на 80 % состоит из переработанной бумаги, на 8 % из антисептика (борной кислоты) и 12 % антипирена (буры). Благодаря последним эковата не горит, в ней не заводятся грызуны и плесень. Коэффициент теплопроводности — 0,032–0,041Вт/(м*К). Плотность — от 42 до 75кг/м³. Очень высокие характеристики звукопоглощения. Низкая воздухопроницаемость. Экологически чистый, нетоксичный, безопасный для здоровья утеплитель.

Применяется для утепления фасадов, крыш, мансард, каркасных стен, чердачных перекрытий, пола, срубов и деревянных домов. [1,2]

Фибролит — материал, который получают из древесной шерсти и неорганического вяжущего вещества (портландцемент и раствор минерализатора). Теплопроводность — 0,08–0,15 Вт/(м∙К). Плотность 300–500 кг/м3. Фибролит легко поддается обработке, его можно сверлить, пилить, вбивать в него гвозди. Производится в виде плит толщиной 25, 50, 75, 100, 120, 140 и 220 мм.

Основное предназначение — теплоизоляция защитных конструкций, возведение каркасных стен, перегородок, перекрытий в сухих условиях. [1,2,3]

2. Насыпные утеплители:

Керамзит — получают путем обжига глины или глинистого сланца. Легкий и пористый материал. Керамзитовый гравий овальной формы. Подразделяется на 3 фракции: песок 0,14–5мм, щебень 5–40мм, гравий с порами 5–40мм, утепление чердачных перекрытий. Керамзит это дешевый, экологичный и легкий материал, поглощающий мало влаги, но вся впитавшаяся влага остается в нем. Его плотность 250–800кг/м3. Теплопроводность 0,1–0,18 Вт/(м∙К). [1,2,3,7,8].

Применяются: песок в основном используется для легких бетонов полов, кровель, щебень — для теплоизоляции полов и жилых помещений, гравий — утепление чердачных перекрытий.

Пенополистирол — материал, создаваемый из полистирола и его производных. Получение пенополистирола происходит следующим образом: гранулы стирола заполняются газом, растворенным в полимерной массе. В дальнейшем производится нагрев массы паром. В итоге получается многократное увеличение исходных гранул в объёме, пока они не занимают всю блок-форму и не спекаются между собой. В традиционном пенополистироле используется хорошо растворимый в стиролеприродный газдля заполнения гранул, в пожаростойких вариантах пенополистирола гранулы наполненыуглекислым газом. Это легкий, дешевый, но горючий и токсичный материал, для его применения необходимо максимальное уплотнение. Теплопроводность 0,03–0,033 Вт/(м∙К). [1,2,3,7,8].

Применение:кровля, наружные стены, перекрытия, подвалы, перегородки.

Вермикулит — минерал из группы гидрослюд, имеет слоистую структуру. Производная вторичного изменения тёмных слюд биотита и флогопита. Представляет собой крупные пластинчатые кристаллы золотисто-жёлтого или бурого цвета. Экологичный и не горючий, служит более 50лет, воздухопроницаемость материала обеспечена его пористостью. Теплопроводность 0,04–0,12 Вт/(м∙К) [1,2,3,7,8].

Применяется для внешней и внутренней энергосберегающей облицовки. [1,2,3].

3. Жидкая керамическая теплоизоляция.

Инновационный материал на рынке утеплителя. Теплоизолятор имеет жидкое состояние, в структуре которого содержатся микроскопические керамические вакуумированные и стеклянные полнотелые шарики, связанные силиконом. Основное воздействие на свойства теплоизоляции нового материала оказывает микросферы, которые приблизительно на 85 % заполняют структуру материала. Поэтому микросферы должны иметь определенные свойства: высокое термическое сопротивление, низкое водопоглощение и не поддаваться влиянию окружающей среды. [22]

Физико-технические характеристики: теплопроводность — 0,001 Вт/мС, коэффициент паропроницаемости — 0,001 мг/м ч Па, удельная теплоемкость — 1,08 кДж/кгС, водопоглощение по объему ≤ 0,4 %, температура эксплуатации от − 47 до + 260 °С, тепловосприятие не более 2…5 Вт/мС, теплоотдача не более 1,3…3 Вт/мС, минимальная толщина слоя — 0,5мм. Все эти данные подтверждаются: МОО «Международная ассоциация качества» — «СовАсК» и Системой сертификации ГОСТ Р Госстандарта России. [23]

Жидкий керамический утеплитель включает пустотелые микросферы из неорганического материала, пребывающие в жидком состоянии. Одним из основных преимуществ нового утеплителя считается его состояние, что дает возможность значительно уменьшить стоимость и облегчить процесс теплоизоляции конструкции. Еще одно, немалозначительное преимущество данного материала, это нанесения керамической краски на любую поверхность.

В зависимости от наносимой толщины слоя, меняется и его характеристики. Чем толще слой, тем выше эффективность теплоизоляции. Толщина слоя варьируется в пределах 1–6 мм. Последующие нанесения краски незначительно изменяют эффективность теплоизоляции.

В отличие от традиционных утеплителей, теряющих тепло, материал, в структуре которого микросферы, наносится поверх фасада, стен и т. д., отражая тепло внутрь, не позволяя ему проходить сквозь себя. [24]

Рассматриваемый теплоизолятор имеет высокие характеристики водонепроницаемости, что сказывается на стоимости материалов, препятствующие коррозийному разрушению поверхности (кровли, стен). Также срок службы материала около 15 лет, что делает его долговечным.

Применение: данный материал наносится поверх фасада, стен.

Результаты — в работе были оценены материалы главным образом по коэффициенту теплопроводности, а также применимости материалов при утеплении различных конструкций.

Выводы — приведем таблицу сопоставления вышеизложенных материалов по их теплопроводности и цене за утепление 1м² стены в два кирпича в городе Санкт-Петербург.

Таблица 1

Соотношение цены требуемого объема материала икоэффициент теплопроводности

Название материала	Толщина слоя, мм	Цена за 1м2, руб.	Теплопроводность, Вт/(м*К)
Пенополиуретан	70	1200	0,019–0,041
Пеноизол	100	200	0,028–0,041
Эковата	100	280	0,032–0,041
Фибролит	140	370	0,08–0,15
Керамзит	40	80	0,1–0,18
Пенополистирол	32	200	0,03–0,033
Вермикулит	20	1600	0,04–0,12
Керамическая краска	5	2150	0,001

Цены действительны на декабрь 2016 года.

На сегодняшний день соотношение цена/качество очень явно выражено — чем лучше материал, тем он дороже. Нужны способы уменьшить цену и сделать его более доступным или улучшить другие существующие.

Литература:

1. Халиков Д. А. Классификация теплоизоляционных материалов по функциональному назначению. Источник: Фундаментальные исследования. Выпуск: № 11. 2014. Стр. 1287–1291.
2. Щербак А. С. Исследование свойств современных теплоизоляционных свойств материалов. Издательство: Наука то прогресс по транспорту (Украина). Выпуск: № 2 (44), 2013, стр. 136–143.
3. Таранов В. Ф., Нечугуенко С. П., Гвоздикова Н. С. Теплоизоляция нового поколения. Источник: материалы международной научно-практической конференции «Малоэтажное строительство в рамках Национального проекта «Доступное и комфортное жилье гражданам России»: технологии и материалы, проблемы и перспективы развития в Волгоградской области», Волгоград, 2009, стр. 103–105.
4. Солдатов Д. А. Теплоизоляционные материалы на основе растительного сырья и органоминеральных поризованных связующих. Автореферат на соискание ученой степени канд. техн. наук. Казань, 2000. — 18с.
5. Курдюмова В. М. Материалы и конструкции из отходов растительного сырья сырья // Фрунзе: Кыргызстан. — 1990. — 110 с.
6. Хозин В. Г., Шекуров В. Н., Петров А. Н., Шишкин А. Б. Комплексное использование растительного сырья при производстве строительных материалов. Издательство: Строительные материалы. Выпуск: № 9, 1997, стр. 22.
7. Макашин П. А. Высокоэффективные материалы для теплоизоляции. Издательство: Строительные материалы. Выпуск: № 5, 1997, стр. 24–25.
8. Микульский В. Г., ГорчаковГ.И., Козлов В.В и др..Строительные материалы (материаловедение): Учеб. изд. Издательство: АСВ, 2004. -536 с.
9. Щибря А. Ю. Эффективный теплоизоляционный материал из поризованного арболита на рисовой лузге.Автореферат на соискание ученой степени канд. техн. наук. Ростов- на — Дону, 2000. — 20с.
10. Ходжаев Ш. А. Модифицированный арболит на основе отходов сельского хозяйства. Авт. Дис. канд. техн. наук. Алма-Ата. -1990.-22 стр.
11. Семенов А. Т. Арболит универсальный материал. Издательство: Строительные материалы и конструкции. Выпуск: № 2, 1994, стр. 6.
12. Кучерявый В. И. Физико-механические свойства соломы. Научные труды Московского лесотехнического института. Выпуск: № 204, 1988,стр. 79–84.
13. Гольцева Л. В., Кучерявый В. И., Бутерин В. Л. Строительные материалы на основе соломы и известково-хлоркальциевого вяжущего. Научные труды Московского лесотехнического института. Выпуск: № 204, 1988, стр. 126–129.
14. Ильченко JI. B. Технология и свойства строительных плит из отходов производства табака и хлопчатника. Авт. дисс. канд. техн. наук. Новосибирск. 1995. 21 с.
15. Овчаренко Е. Г., Петров-Денисов В. Т., Артемьев В. М. Основные направления развития производства эффективных ТИМ. Издательство: Строительные материалы. Выпуск: № 6. 1996, стр. 2–4.
16. Булатов Г. А. Пенополиуретаны в машиностроении и строительстве. Издательство: Машиностроение, 1978. — 183 с.
17. Никулин А. В., Сучков В. П. Об увеличении предела огнестойкости пенополиуретановых систем. Материалы междунар. науч.-техн. конф. «Надёжность и долговечность строительных материалов и конструкций».: 4.II. Волгоград, 2000. С. 129–130.
18. Никулин А. В., Сучков В. П. Теплоизоляционные материалы на основе полиуретана с твёрдыми наполнителями. Сб. науч. трудов Междунар. науч.-техн. конф.: 4.II.-Пенза, 2000. С. 110–111.
19. Патент № 2169741. Сучков В. П., Никулин А. В., Дергунов Ю. И.. Способ получения пористого теплоизоляционного материала.
20. Кухтин В. Г. Новое поколение тепловых сетей — основной ресурс теплосбережения. Издательство: Строительные материалы. Выпуск: № 1. 2001, стр. 23.
21. Герасименя В. П., Гумаргалиева КЗ., Соловьев А. Г. и др. Экологическая безопасность нового поколения карбамидных теплоизоляционных пенопластов.Издательство: Строительные материалы. Выпуск:№ 4. 1997, стр. 21–23.
22. Астратек — теплоизоляция в жидком виде [Электронный ресурс] URL: http:// ww.astratek.ru
23. Каталог теплофизических характеристик ограждающих конструкций и строительных материалов / Моск. н.-и. и проектн. ин-т типового и эксперим. проектирования (МНИИТЭП).
24. Альперович, И. А. Керамические стеновые и теплоизоляционные материалы в современном строительстве / И. А. Альперович // Строительные материалы. 1997.
25. Бояринцев А. В. Тепло, сохраненное Корундом. Волгоградский инновационный ресурсный центр. Кровельные и изоляционные материалы № 4, Москва, 2010.