Минеральная вата. Мифы и реальность

Рис. 2. Теплопроводность

Миссия ЗАО «ИЗОРОК»: Мы занимаемся бизнесом для решения проблем энергосбережения в России, сохранения ее энергетических ресурсов, а значит, улучшения условий человеческой жизни. Все наши действия измерены с точки зрения достижения именно этой цели.

Все большее внимание в нашей стране уделяется энергосбережению и повышению энергоэффективности. Как известно, около 40% всей вырабатываемой энергии потребляют здания, большая часть ее расходуется на отопление и кондиционирование. В России эта цифра составляет примерно 580 млн. тонн условного топлива в год. Самый простой и эффективный способ снизить эти затраты - утеплить здание. Для решения этой задачи подходят качественные минераловатные материалы Изорок на основе каменной ваты. Конструкция, защищенная утеплителем Изорок, помимо теплоизоляции, приобретает дополнительно звукопоглощающие свойства, становится пожаробезопаснее и долговечнее.

Потребителю на рынке предлагается огромное количество теплоизоляционных материалов. Сделать правильный выбор непросто: недоговорки и некомпетентность продавцов, уловки недобросовестных производителей зачастую вводят в заблуждение.

ЗАО «Изорок» начинает публикацию цикла статей, направленных на развенчание наиболее устоявшихся мифов и разъяснение основных потребительских свойств теплоизоляционных материалов.

Начнем с одного из самых важных показателей при выборе теплоизоляции - теплопроводности.

Из курса теплотехники известно, что теплопроводность - это способность материала передавать через свою толщу тепловой поток. Характеризуется коэффициентом теплопроводности и обозначается -«А» (лямбда) (рис. 1).

Измеряется в количестве теплоты (Вт), проходящей через 1 м2 материала толщиной 1 метр, при разнице температур на противоположных поверхностях в 1°С (рис. 2).

Минераловатные утеплители состоят из тончайших, хаотично расположенных волокон, переплетенных между собой, и пор, заполненных воздухом. В подобных материалах, тепловой поток передается тремя путями.

Рис. 1. Лямбда

Первый путь - собственно передача тепла структурными частицами вещества (атомами) в процессе их теплового движения. В минераловатных материалах этот путь проходит через твердые соприкасающиеся тела (волокна) и через неподвижный воздух (поры). С ростом температуры активизируется тепловое движение атомов и растет теплопроводность. Также теплопроводность зависит от влажности материала, поскольку вода в 20 раз лучше воздуха проводит тепло, и с ростом влагонасыщения воздуха в порах, его теплопроводность также возрастает.

Второй путь - это конвекция - передача тепла путем перемещения нагретого воздуха в порах. Зависит от плотности пористого материала. С ростом плотности поры уменьшаются, и влияние этого пути на общую теплопередачу снижается и, наоборот, при снижении плотности доля конвекции в общей теплопередаче растет.

Третий путь - это передача тепла излучением. При температуре, на которую рассчитаны строительные теплоизоляционные материалы, оказывает незначительное влияние, меняется также несущественно и в данной статье рассматриваться не будет.

На коэффициент теплопроводности утеплителей из минеральной ваты существенное влияние оказывают температура и влажность, при которых производится измерение.

Обычным заблуждением потребителя является убеждение в том, что «Я» одна. Зная эту цифру, можно правильно выбрать лучший материал. Однако измерение коэффициента теплопроводности производят при различных температурах и влажности и получают при этом разные значения.

Традиционно, российский производитель, изготавливающий продукцию по ГОСТу, заявлял коэффициент теплопроводности при 25° С «λ25». Также при расчетах использовались «λА»; «λБ»-теплопроводность при условиях эксплуатации «А» и «Б» соответственно. Условия эксплуатации ограждающей конструкции «А» и «Б» назначаются, исходя из зоны влажности района строительства и влажностного режима внутренних помещений здания. Теплопроводность при этих условиях - расчетная характеристика, по которой производится теплотехнический расчет ограждающих конструкций согласно утвержденным методикам. Казалось бы, все просто, но и тут есть хитрости: в соответствии со сводом правил СП 23-101-2004 для минеральной ваты теплопроводность «λА» и «λБ» измеряется при массовой влажности материала 2% и 5% соответственно. Однако в методике имеется альтернативный способ, согласно которому возможно проводить измерения при меньших значениях влажности и получать выигрышные (меньшие) показатели теплопроводности. Таким образом, «λА» и «λБ» для одного и того же материала могут существенно отличаться друг от друга в зависимости от методики измерения. И некоторые производители этим пользуются.

Рис. 3. Требуемая толщина стены жилого здания в г. Москве

Когда в 90-е годы на российском рынке появились материалы иностранного производства, их производители внесли некоторую сумятицу в умы потребителей тем, что декларировали теплопроводность, измеренную по европейским стандартам при 10°С - «λ10», которая отличается от «λ25» в меньшую (лучшую) сторону на 8-15%.

Потребитель, не разобравшись в этих тонкостях, делал ошибочный вывод о превосходстве материалов иностранного производства, хотя основная разница была достигнута за счет другой температуры, при которой производятся измерения.

На сегодняшний день основными общепринятыми для минераловатных утеплителей являются следующие условия измерений коэффициента теплопроводности:

-  в сухом состоянии при температуре 10 °С и 25 °С, обозначаются
-  во влажном состоянии при влажности 2% и 5% по массе и температуре 25°С («λА»; «λБ»).
Чем меньше значение коэффициента теплопроводности, тем более эффективным является теплоизоляционный материал.

Современные ограждающие конструкции представляют собой систему, которая должна удовлетворять многим требованиям: обладать высокой несущей способностью, долговечностью, защищать от потерь тепла и воздействий окружающей среды и быть экономичной. Строительного материала, в полной мере отвечающего всем этим требованиям, не существует. По этой причине ограждающие конструкции выполняются многослойными. В соответствии со своим назначением слои выполняются из различных материалов, которые в свою очередь, имеют разные показатели теплопроводности.

Рис. 4. График зависимости теплопроводности от плотности

Если сравнить коэффициент теплопроводности различных материалов при самых неблагоприятных условиях эксплуатации «λБ», получим: эффективный теплоизоляционный материал «Изолайт» («Изорок») - λБ=0,044 Вт/(м°С); древесина - λБ=0,18 Вт/(м°С); кирпич - λБ=0,52 Вт/(м°С); газобетон - λБ=0,26 Вт/(м°С) (данные СНиП 2-3-79*). Обычно, при расчетах принимается именно показатель «λБ», так как большая часть территории России относится к нормальной зоне влажности. Налицо существенная разница в значениях «λБ». Как же коэффициент теплопроводности влияет на требуемую толщину материалов? Показатель, связывающий теплопроводность материала и его толщину, называется термическим сопротивлением, обозначается буквой «R», характеризует ограждающую конструкцию с точки зрения сопротивления потерям тепла.

Чем больше численное значение «R», тем лучше конструкция защищает от потерь тепла. В упрощенном виде термическое сопротивление ограждающей конструкции находится по формуле: R=δ/λ, где δ-толщина материала в метрах. Конструкция должна соответствовать требуемым нормам, для этого ее термическое сопротивление должно быть не менее требуемого. Требуемое термическое сопротивление находится по СНиП 23-02-2003 и зависит от района застройки, назначения здания и типа ограждающей конструкции. Например, для наружной стены жилого дома в г. Москве: RTpCTeH =3,16 м2 °С/Вт. По формуле δ=RTpCTe/A находим, что для обеспечения требуемой теплоизоляции стены жилого дома для г.Москвы потребуется: 139 мм материала «Изолайт»; 569 мм древесины; 1643 мм кирпича (плотностью 1200 кг/м3); 822 мм газобетона (рис. 3). Как видите, все не так уж и сложно, Вы можете самостоятельно рассчитать приблизительную требуемую толщину ограждающей конструкции.

Следующее распространенное заблуждение касается зависимости между коэффициентом теплопроводности и плотностью. Считается, что чем меньше плотность материала, тем теплопроводность ниже, т.е. лучше с точки зрения утепления. Это справедливо, но до определенного момента. Действительно, при снижении плотности волокнистого материала уменьшается количество волокон на единицу объема, снижается площадь контакта между ними и передача тепла также падает. Однако одновременно с этим увеличивается размер пор, и тепло все активнее начинает передаваться путем конвекции (перемещение нагретого воздуха). Для минераловатных утеплителей существует плотность, назовем ее оптимальной, при которой значение теплопроводности минимальное, и при снижении или увеличении плотности теплоизолирующие свойства материала начинают ухудшаться. Для минераловатных утеплителей на основе каменного волокна минимальная теплопроводность достигается при плотности около 50 кг/м3 ±10 кг/м3 и дальнейшее снижение плотности, с точки зрения теплоизоляционных свойств вызывает сомнение! (см. рис. 4).

Выбирая теплоизоляционный материал из минеральной ваты и сравнивая его теплопроводность, важно помнить:
- коэффициентов теплопроводности множество - «λ10», «λ25», «λА», «λБ» и т.д.;
- значение коэффициента теплопроводности зависит от температуры и влажности, при которых производятся измерения;
- необходимо принимать во внимание значение теплопроводности, указанное не в рекламных материалах, а на товарном ярлыке, паспорте либо в соответствующих сертификатах, поскольку за эти данные производитель несет ответственность;
-  методика измерений коэффициента теплопроводности утеплителя в сухом состоянии проста, однозначна и не допускает двоякого толкования, именно поэтому проще всего сравнивать материалы по показателям «λ10» и «λ25».

Рис 5. Этикетка.

Теплопроводность является важным, но не единственным показателем, характеризующим утеплитель. В современных условиях к теплоизоляционным материалам, в зависимости от конструкции здания, предъявляется множество жестких требований касающихся прочности, долговечности, негорючести, безопасности для человека и т.д. Для максимального соответствия этим требованиям ЗАО «Изорок» производит широкий ассортимент утеплителей плотностью от 40 кг/м3 до 175 кг/м3.

Продукция ЗАО «Изорок» соответствует современным стандартам качества, что подтверждено соответствующими сертификатами, опытом применения материалов в различных климатических условиях России и положительными отзывами потребителей.

В следующих наших материалах специалисты ЗАО «Изорок» приложат необходимые усилия для того, чтобы доступно разъяснить уважаемым читателям значения других важных технических характеристик современных утеплителей из минеральной ваты.