Понятие «теплоизоляционные материалы» охватывает широкий спектр материалов, предназначенных для защиты строений и конструкций, промышленных установок, аппаратуры, трубопроводов, холодильников и транспортных средств от проникновения или утечки тепла или холода. Применением теплоизоляционных материалов в строительстве можно повысить степень индустриализации работ, поскольку они обеспечивают возможность изготовления крупноразмерных сборных конструкций и деталей, снизить массу конструкций, уменьшить потребность в других строительных материалах, существенно уменьшить расходы на отопление. Поэтому экономическая эффективность тепловой изоляции весьма велика: затраты на ее устройство обычно окупаются стоимостью сбереженного тепла в течение 1-1,5 лет эксплуатации.
Основными свойствами теплоизоляционных материалов, в соответствии с ГОСТ 16381-77, являются:
– теплопроводность: не более 0,175 Вт/м°С при температуре 25°С;
– плотность (объемная масса): не более 500 кг/м³;
– стабильные физико-механические и тепломеханические свойства;
– отсутствие токсичных выделений сверх установленного допустимого предела.
Теплопроводность зависит прежде всего от плотности. Некоторые ТиМ (волокнистые, например) демонстрируют различную функциональную зависимость: с увеличением средней плотности теплопроводность сокращается, а с какой-то точки начинает возрастать. Подобное поведение можно объяснить другой значимой переменной – пористостью. При малой средней плотности и большом количестве крупных пор теплопроводность конвекций растет. В то же время с определенного момента при дальнейшем наращивании плотности увеличивается передача тепла кондукцией. В целом пористость утеплителей по объему находится в периоде 70-99,9%. Небольшая теплопроводность наблюдается у тех материалов, чьи поры заполнены воздухом (не более 0,027 Вт/м°С).
Другое тепломеханическое качество ТиМ – температуростойкость – определяется предельными температурами применения (диапазон рабочих температур). Различают технические и экономические предельные температуры применения: первые означают предельную температуру, при которой материал может использоваться без изменения технических свойств, вторые учитывают экономическую целесообразность использования материала (стоимость, условия монтажа, т.п.).
К физическим свойствам следует отнести паро- и воздухопроницаемость. Изоляторы с сообщающимися открытыми порами пропускают примерно столько же водяного пара, сколько и воздуха. Теплая сторона имеет, как правило, меньшую паропроницаемость, иначе имеет место конденсация пара. Тоже справедливо и для воздухопроницаемости. Теплоизолирующие и ветрозащитные свойства материала тем выше, чем меньше движение воздуха внутри изоляции. Это объясняет, почему мягкие утеплители менее эффективны, чем жесткие.
Химическая стабильность ТиМ предполагает устойчивость к действию органических веществ (масел, растворителей, кислот, щелочей). Минеральные материалы обладают более высокой химической стойкостью.
Таблица 1
Общая классификация теплоизоляционных материалов
Источник. ABARUS Market Research из данных открытых источников.
На основании ГОСТ 16381-77 и материалов справочного характера теплоизоляционные материалы и изделия можно подразделить по следующим основным признакам (см. табл. 1).
Теплоизоляция промышленных объектов
К промышленной изоляции относят теплоизоляцию зданий промышленного назначения, оборудования и трубопроводов в таких отраслях, как теплоэнергетическая, металлургическая, химическая, пищевая, нефтегазоперерабатывающая промышленность, а также производство строительных материалов. В теплоэнергетике теплоизоляции подвергаются котлы, турбины, подогреватели, испарители, бойлеры, сепараторы, дымовые трубы и т.д. В нефтехимической промышленности утепляют реакторы, регенераторы, теплообменники, ректификационные колонны. В других отраслях объектами промышленной теплоизоляции нередко становятся печи, холодильники, сушильные аппараты и аппараты колонного типа.
Особенностью промышленной теплоизоляции является широкий диапазон рабочих температур: от –180 до +600°С, хотя лишь 5% изоляции применяется в интервале 400–600°С. Большая часть изоляции (55%) используется при температурах до 200°С, 25% – в режиме 180–400°С. При отрицательных температурах применяется до 15% теплоизоляции.
Помимо снижения энергетических затрат на отопление зданий, перед промышленной изоляцией ставятся такие цели, как обеспечение необходимых условий течения производственных процессов, поддержание требуемой температуры в технологических емкостях, в том числе для транспортировки сжиженных газов и предотвращения увеличения вязкости жидкого вещества, защита от коррозии, обеспечение безопасных температур на поверхности изоляции, предотвращение оттаивания грунта возле трубопроводов и пр.
Большая часть промышленной теплоизоляции производится из волокнистых материалов (до 85%), хотя доля пенополиуретана, применяемого для сохранения отрицательных температур, также высока.
Строительная теплоизоляция
Утечка тепла в доме, возведенного без использования теплоизолирующих материалов, происходит по следующим каналам: через фундамент – 10%, окна – 30%, фасад – 30%, кровлю – 20%, дымоход – 10%. Предотвратить утечку тепла посредством окон призваны современные оконные конструкции из профилей ПВХ, анализ которых требует проведения дополнительного исследования. Термозащитные материалы, рассмотренные выше, применяются в основном для утепления фасадов, внутренних стен, фундамента, кровель.
В зависимости от расположения утеплителя в ограждающей конструкции утепления может быть как внешним, так и внутренним. Внутреннее утепление позволяет повысить теплоизоляционные свойства без изменения внешнего облика зданий со сложными архитектурными фасадами. Внутренняя теплоизоляция предполагает как утепление стен, так и пола. При этом теплоизоляция используется как прослойка между пароизоляцией, покрывающей железобетонную плиту, и напольным покрытием. Также возможен вариант «бетонная стяжка – утеплитель – пароизоляция – основание».
В свою очередь утепление снаружи препятствует деформации стены за счет выравнивания температурных колебаний массива, увеличивает теплоаккумулирующие способности стены и позволяет сократить расходы на ремонт поврежденных стен. Кроме того, при внешнем утеплении не требуется дополнительной пароизоляции, поскольку внутренняя часть стены не отсыревает. Однако, при внешней теплоизоляции возникает необходимость обеспечить защиту утеплителя. Это можно сделать как с помощью навесных экранов (т.н. вентилируемые фасады), так и штукатурными системами (т.н. мокрые фасады).
При использовании «вентилируемого» фасада прикрепленные к несущей части стены теплоизоляционные плиты защищены от атмосферных воздействий облицовочными панелями, плитами или плитками, которые навешиваются с помощью крепежных деталей к несущей части фасада. Между облицовкой и плитами утеплителя образуется небольшая воздушная прослойка, благодаря которой утеплитель находится в сухом состоянии.
При защите утеплителя штукатурными системами на участок стены со старой наружной отделкой с помощью специального минерального клеевого состава и дюбелей крепятся термоизоляционные плиты, которые армируются сеткой из стекловолокна, покрываются кварцевой грунтовкой и декоративной штукатуркой.
Как уже указывалось выше, некоторые виды утеплителей широко применяются в конструкции сэндвич-панелей – конструкций, состоящих из двух облицовочных, профилированных окрашенных листов и теплоизоляционного слоя. Этот вид материала не требует дополнительной отделки и легок в монтаже. Таким образом, благодаря использованию сэндвич-панелей сроки строительства сокращаются в несколько раз.
Стекловолокно
Стекловолокно (стеклянное штапельное волокно) получают в основном фильерно-дутьевым способом из кварцевого песка и добавок, модифицирующих свойства стекла. По технологии и свойствам оно имеет много общего с минеральной ватой, но для получения стеклянного волокна используют отходы стекольной промышленности. Средняя длина стекловолокна составляет 5 см, длина каменного волокна – 1,5 см.
Стекловолокно обладают высокой химической стойкостью, не содержит коррозионных агентов. Изделия из стекловолокна обладают повышенной упругостью, что позволяет транспортировать маты в виде рулонов. В развернутом виде они возвращаются практически к исходной толщине. Другим ценным свойством стекловолокнистых изделий является высокая прочность и виброустойчивость. Мягкость и эластичность изделий из стеклянной ваты позволяет использовать их при изоляции строительных конструкций любой конфигурации, в том числе с неровными поверхностями. Однако из-за большой доли связующего компонента, такой материал относится к слабогорючим веществам. Кроме того, с течением времени наблюдается значительная усадка стекловатных изделий. Довольно велико водопоглощение этого материала, достигающее у некоторых производителей 20-30% по объему. Эти факторы приводят к прогрессирующему ухудшению теплоизолирующих свойств изделий из стекловаты уже через несколько лет службы.
Стекловата идет на производство матов (мягкие плиты), прошивных матов и полужестких плит на синтетической связке, шнуров (стекловатный сердечник, оплетенный штапельным стекловолокном). Как и минеральная вата, стекловатные изделия применяются в строительных конструкций, но основная область их применения – изоляция холодильников, трубопроводов, промышленного оборудования, работающего в условиях вибрации, транспортных средств.
Производство теплоизоляционных материалов из стекловолокна
В последнее время рынок стекловолокнистой теплоизоляции развивается достаточно динамично. Сдвиг в динамике развития произошел в 2004 г., что связано с запуском новых производств, принадлежащих иностранным компаниям. Так, в 2004 г. представитель испанского концерна Uralita в России – Ursa – запустила на своем заводе в г. Серпухов (Московская обл.) вторую линию по производству утеплителя. Годом раньше французский концерн Saint-Gobain открыл свое производство в г. Егорьевск (Московская обл.). в 2007 г. была запущена еще одна производственная линия на заводе «Сен-Гобен Изовер Егорьевск». С 2007 г. группой Knauf ведется производство теплоизоляции на основе стекловолокна в г. Ступино (Московская обл.). В 2008 г., несмотря на кризисную ситуацию в стране, группа решила начать строительство завода по выпуску стекловолокнистой теплоизоляции в Тюмени. В 2010 г. начал работу завод стекловолокна «П-Д Татнефть-Алабуга Стекловолокно» в ОЭЗ «Алабуга». В связи с этим по итогам 2010 г. стоит ожидать прирост производства в стране на 15-18%. В абсолютных величинах выпуск данного вида теплоизоляции может достигнуть 11500-11800 тыс. м³.
Рис. 1. Динамика производства теплоизоляционных изделий из стекловолокна в РФ в 2002–2009 гг., тыс. м³, и темпы роста, %
Источник. ABARUS Market Research, расчетные данные.
Существенным отличием рынка стекловолокна от рынка минеральной ваты является укрупненное производство: в данном сегменте действуют всего 6-7 производителей, однако производственные мощности их значительно превосходят минераловатные заводы.
Несмотря на кризис, начавшийся во второй половине 2008 г., производство в 2008 г. увеличилось по сравнению с 2007 г. на 14,56%. С другой стороны, объемы производства в декабре 2008 г. оказались ниже соответствующего показателя за 2007 г. в полтора раза, что обусловило низкий старт в 2009 г. Общая динамика в 2008 г. существенно отличается от тренда 2007 г. В первом квартале 2009 г. производство стекловолокна демонстрировало достаточно активную динамику, хотя в абсолютном выражении выпуск был значительно ниже уровня 2008 г. В апреле выпуск теплоизоляции на основе стекловолокна резко сократился (почти в два раза), далее имел место постепенный рост.
Рис. 2. Динамика производства теплоизоляционных изделий из стекловолокна в РФ по месяцам в 2007–2009 гг., тыс. м3
Источник. ABARUS Market Research по данным ФСГС.
Как видно из рис. 2, за исключением 2009 г., динамика производства стекловолокна не подвержена серьезным колебаниям, хотя темпы ежегодного роста сокращаются, начиная с 2006 г. Данный факт свидетельствует о том, что рынок стекловолокна, как и рынок минеральной ваты, переходит в стадию зрелости. При этом география производства стекловолокнистых изделий ограничена Центральным Федеральным Округом, в котором находится три наиболее крупных производства: «Сен-Гобен Изовер», «Урса-Серпухов» и «Кнауф Инсулейшн». Еще одно крупное производство – «Урса-Чудово», – располагается в Северо-Западном федеральном округе. Объемы производства компании «Тисма», которая относится к Уральскому ФО, пока невелики. До 2005 г. некоторое количество штапельного волокна производилось на ОАО «Хабаровский Завод «Базалит-ДВ». Однако, в 2007 г. «Базалит-ДВ» вошел в состав ГК «ТехноНИКОЛЬ», в связи с чем изменился профиль производства.
Рис. 3. Доли основных производителей стекловолокнистой теплоизоляции в 2002–2008 гг. (%)
Источник. Расчеты ABARUS Market Research.
Как видно из рис. 3, у Ursa был очень хороший старт, однако в результате не очень активных попыток по укреплению своих позиций на рынке, в том числе по наращиванию производства, с 2004 г. компания начинает сдавать позиции в пользу Saint-Gobain. В 2006 г. последний становится однозначным лидерам, хотя в 2008 г. доли этих компаний существенно сокращаются в пользу нового производства – Knauf Insulation. По некоторым источникам мощности, установленные на заводе в Егорьевске в 2007 г., позволяют выпускать до 6 млн. куб. м стекловолокнистой теплоизоляции в год, хотя сама компания не подтверждает этих данных. Заявленные мощности производства в Ступино составляют чуть меньше – 5,2 млн. м³. Совокупные мощности Ursa также сопоставимы с данными объемами. Таким образом, основными производителями стекловолокнистой теплоизоляции являются компании с иностранным капиталом.
Таблица 2
Производство теплоизоляционных материалов на основе стекловолокна крупнейшими российскими предприятиями в 2008-2009 гг. (в тыс. м³)
Источник. ABARUS Market Research по данным ФСГС РФ.
Основные производители стекловолокнистой продукции представлены в табл. 2. Как видно из таблицы, в настоящее время на рынке действует всего два предприятия с российским капиталом, хотя ООО «Мостермостекло», Хабаровский завод «Базалит-ДВ» и Новгородский Завод Стекловолокна являлись лидерами на рынке в период с 2001 по 2003 гг.
Общая характеристика рынка стекловолокна
В начале 2000 г. на российском рынке присутствовало значительное количество зарубежной продукции из стекловолокна. В 2002 г. почти 50% всей теплоизоляции на основе стекловолокна было импортного производства. Однако далее доля импорта начинает резко снижаться. В 2006 г. она составила уже 3,79%. Тем не менее, в 2007 г. этот показатель неожиданно увеличивается, что связано, скорее всего, с дефицитом теплоизоляционных материалов на рынке. Так или иначе, динамика доли импорта говорит о том, что Россия начала сама активно производить и экспортировать качественную продукцию. Однако говорить о значительных успехах на внутреннем рынке еще достаточно рано, поскольку основные производители в настоящее время – иностранные компании (Ursa, Saint-Gobain).
Границы рынка стекловолокнистой теплоизоляции достаточно активно расширялись в течение рассматриваемого периода. Темпы роста были наиболее высоки в 2004 г. В 2008 г. объем рынка достиг 9 958 тыс. м³. Тем не менее, в 2009 г., как и в прочих сегментах, имел место спад. Объем рынка за этот год не превысил уровня 2007 г.
М. КУЗЯКИНА, ведущий аналитик агентства ABARUS Market Research