Материалы теплоизоляция: Теплоизоляционные материалы виды и свойства

Теплоизоляционные материалы виды и свойства

Все виды материалов для теплоизоляции

Строительная индустрия предлагает множество различных видов теплоизоляционных материалов. Несмотря на разнообразие, их можно разделить на несколько основных типов. Наиболее применяемые материалы для теплоизоляции:

  • минераловатные утеплители;
  • пенополистирол и его экструдированная модификация;
  • вспененный полиэтилен с металлизированным покрытием;
  • пенополиуретан.

Каждый из перечисленных вариантов утепления имеет свои сильные и слабые стороны и оптимальную область применения.

Свойства минераловатных утеплителей

Минеральная вата является современной модификацией стекловаты и лишена многих недостатков последней. Она производится из отходов металлургической промышленности с добавлением обработанных базальтовых пород. Выпускается в виде матов и рулонов различных размеров.

К минусам минераловатных утеплителей следует отнести значительный удельный вес, постепенное проседание под действием собственной тяжести и «пыление» при монтаже.

Эти материалы для теплоизоляции имеют следующие достоинства:

  • высокая теплоизолирующая способность;
  • хорошее шумопоглощение;
  • огнестойкость;
  • невысокая стоимость.

Широко применяются при утеплении полов, стен, крыш, чердачных и подвальных помещений. Используются в качестве теплоизолятора систем вентилируемых фасадов.

Пенополистирол — характристики утеплителя

Представляет собой вспененный полимерный материал с высокими теплоизолирующими характеристиками. Применяется, как и базальтовые утеплители, при обработке всех конструкционных элементов дома.

Положительные отличия:

  • малый вес;
  • высокая звукоизоляция;
  • хорошая пароизоляция и стойкость к сжатию;
  • устойчивость к действию влаги, химических и биологических факторов;
  • простота монтажа.

Недостатки: хрупкость, низкая огнестойкость и способность выделять токсичные соединения при возгорании.

    В продаже имеется экструдированный аналог ППС, обладающий лучшими характеристиками по плотности, пластичности и влагоустойчивости. Экструдированный пенополистирол – современный утеплительный материал. Он более долговечен и стабилен, удобен в обработке, но стоимость его выше, чем обычного пенопласта. Области    применения обеих разновидностей аналогичны.

Вспененный пенополиэтилен

Современный теплоизолятор, состоящий из вспененного полиэтилена и алюминиевой фольги. Выпускается множество разновидностей, различающихся по толщине, наличию самоклеящейся пленки и количеству отражающих слоев (их может быть один или два).

    Достоинства утеплителя:

  • Малая толщина при высокой теплоизолирующей способности. Лист пенофола соответствует эффективности минераловатной плиты, превосходящей его по толщине в 20 раз.
  • Хороший пароизолятор;
  • Защищает от внешнего воздействия влаги и ветра;
  • Универсальность. Благодаря отражающей способности фольги, защищает от всех видов потерь тепла: конвекции, теплопроводности и излучения;
  • Экологическая чистота;
  • Простота раскроя и монтажа.

Успешно используется везде, где востребованы материалы для теплоизоляции: в строительстве, промышленности, автомобилестроении, оборонной сфере. В жилом секторе применяется в качестве изоляции любых элементов зданий, трубопроводов водоснабжения и водоотведения, систем вентиляции и кондиционирования. Незаменим как отражатель, устанавливаемый между радиатором отопления и стеной.

Минусом можно считать высокую цену утеплителя.

Пенополиуретан для теплоизоляции

Прогрессивный метод утепления, заключающийся в напылении жидкого состава на утепляемую поверхность. Затвердевший и расширившийся полимер создает надежную защиту от холода. Такие материалы для теплоизоляции как вспененный полиэтилен и пенополиуретан являются самыми эффективными техническими решениями.

    К достоинствам ППУ относятся:

  • низкая теплопроводность;
  • бесстыковая технология, не образующая мостиков холода;
  • хорошая адгезия к большинству строительных материалов;
  • доступность самых сложных мест;
  • антикоррозионные свойства;
  • устойчивость к действию влаги, грибков и плесени;
  • шумозащитные свойства;
  • долговечность.

Слабым местом является неустойчивость к прямому действию солнечных лучей. Предотвратить это можно окрашиванием, либо использованием ППУ в качестве теплоизолятора в навесных фасадах.  Поэтому пенополиуретан применяется везде, где и перечисленные выше материалы.

Нанесение пенополиуретана производится с помощью сложного оборудования, работающего под высоким давлением, и с использованием дорогостоящих компонентов. Производить эти работы могут только квалифицированные специалисты. Это объясняет дороговизну данного метода.

Представленные выше технологии – далеко не все варианты утепления жилых домов. Существуют и другие материалы для теплоизоляции: керамзит, утеплительная штукатурка, вспененный каучук, перлит, утеплитель из переработанных конопли и льна, нетканое изоляционное волокно, пеностекло и прочие. На них приходится менее 5% от общего объема применяемых теплоизоляторов. Основные виды используемых материалов были рассмотрены выше.

Материалы для теплоизоляции – это изделия для проведения строительства, которые имеют низкий уровень теплопроводности. Они предназначены для утепления зданий, технической изоляции и защиты холодных камер от нагревания.

Чтобы определиться с выбором материала для теплоизоляции, необходимо знать её свойства и характеристики. Важно, чтобы материал обладал низкой теплопроводностью. Последняя обеспечивается за счёт движения молекул, которые переносят тепло. Теплоизоляционные материалы способствуют замедлению их движения.

Важные свойства утеплительных материалов

Теплоизоляторами называются строительные материалы с невысоким коэффициентом тепловодности. В случае, если теплоизоляция используется для внутреннего удержания тепла в здании, материалы носят название утеплители.

Материалы для теплоизоляции должны обладать рядом свойств:

  • низкая теплопроводность;
  • пористая структура;
  • плотность;
  • паропроницаемость;
  • водопоглащение;
  • биоустойчивость;
  • огнеупорность;
  • пожаробезопасность;
  • устойчивость температуры;
  • теплоёмкость;
  • морозостойкость.

Распространённые виды утеплителя

Разновидностей материалов для теплоизоляции довольно много, один из них – это утеплитель с волокнистой структурой, к которому относится минеральная вата. Она обладает высокой пористостью, примерно 95% её объёма составляет воздух. Именно поэтому минеральная вата обладает хорошими теплоизоляционными свойствами и её часто используют для утепления зданий. Её производство довольно доступное, а значит и цена тоже. К преимуществам минеральной ваты относят:

  • не удерживает в себе влагу;
  • не поддаётся горению;
  • обеспечивает шумоизоляцию;
  • долгий срок эксплуатации.

Стоит отметить, что при попадании влаги на материал, он теряет свои теплоизоляционные свойства. При монтаже минеральной ваты необходимо использовать гидро- и пароизоляционную плёнку.

Стекловата производится из волокон, которые получают из кварцевого песка, соды, и извести. Материалы для теплоизоляции можно приобрести в виде рулона, плиты или скорлупы. По своим характеристикам она напоминает минеральную вату, но немного прочнее и в большей мере гасит шум. Из недостатков – низкий уровень температурной устойчивости.

Пеностекло изготавливают при помощи спекания газообразователей со стеклянным порошком, он выпускается в виде плит или блоков. Его структура имеет пористость до 95%, что обеспечивает отличные теплоизоляционные свойства. Пеностекло — довольно прочный материал для теплоизоляций, обладающий такими характеристиками:

  • морозостойкость;
  • водостойкость;
  • несгораемость;
  • прочность;
  • длительный срок службы.

Недостатки — высокая цена и паронепроницаемость

Целлюлозная вата – древесноволокнистый материал с мелкозернистой структурой, который на 80% состоит из волокон древесины, на 12% — из антипирена и на остальные 8% — из антисептика. Материал для теплоизоляции укладывают двумя методами: сухим и мокрым. Для мокрого метода укладки используют специальную установку, с помощью которой выдувают влажную целлюлозную вату. Таким образом, активируются клейкие свойства пектина. Сухой метод можно осуществить вручную или при помощи специального оборудования. Целлюлозная вата засыпается и трамбуется до определённой плотности. Вата довольно доступна и обладает хорошими утеплительными свойствами.

Материалы для теплоизоляции довольно разнообразны, поэтому необходимо изучить из свойства, чтобы определиться с выбором. Ведь для каждого здания требуется определённый материал.

Теплоизоляционные материалы: виды и свойства

Среди разнообразия материалов для утепления жилища выбрать нужный вариант бывает совсем непросто. Каждый из них зачастую разделяется несколько видов с присущими ему уникальными характеристиками. Сравнительный анализ может занять продолжительное время, поэтому представление об общих свойствах того или иного утеплителя поможет если не окончательно определиться с выбором, то хотя бы подскажет, в каком направлении следует двигаться. В статье речь пойдет о строительных теплоизоляционных материалах.

Содержание:

  1. Теплоизоляционные материалы виды и свойства

Теплоизоляционные материалы виды и свойства

Пенопласт

Один из наиболее популярных теплоизоляционных материалов для стен – это пенопласт. Он относится к категории недорогих утеплителей и прочно занимает в ней лидирующие позиции. Надо сказать, что это полностью оправдано. Его эффективность подтверждена достаточным количеством строений как жилого, так и промышленного назначения.

Итак, среди его положительных характеристик особо выделяется:

  • цена. Затраты на производство минимальны. Расход материала (в сравнении с популярной минватой) в полтора раза меньше;
  • простота монтажа. Пенопласт не потребует сооружения обрешеток и направляющих. На стену он монтируется посредством приклеивания;
  • универсальность. Правильно подобранный вид утеплителя позволит создать надежный теплозащитный барьер пола, фасада, стен, перекрытий между этажами, кровли, потолка.

Он эффективно справляется с защитой от холода жильцов каркасных домов, закладывается внутрь полых кирпичных стен.

Показатели в зависимости от классификации удобнее всего рассмотреть в таблице. Разделение основано на таком показателе, как плотность.

Характеристики Марки пенопласта Примечания
ПСБ С 50 ПСБ С 35 ПСБ С 25 ПСБ С 15
Плотность (кг/м³) 35 25 15 8 Повышенной плотностью обладают виды ПС – 4, ПС – 1
Стойкость на излом (МПа) 0,30 0,25 0,018 0,06
Стойкость к сжатию (МПа) 0,16 0,16 0,08 0,04
Способность впитывать влагу (%) 1 2 3 4 При полном погружении на срок 24 часа
Теплопроводность (Вт/мк) 0,041 0,037 0,039 0,043
Время самозатухания (сек.) / класс горючести 3

Г 3

1

Г 3

1

Г 3

4

Г 3

При условии отсутствия прямого контакта с открытым пламенем

Нормально горючие

Коэффициент паропроницаемости (мг) 0,05 0,05 0,05 0,05

Все описанные виды допустимо эксплуатировать при температуре от – 60 до + 80°C.

Материал класса ПС производится с применением прессования, что придает ему повышенную плотность (от 100 до 600 кг/м³). Он с успехом применяется как утеплитель цементных полов и там, где на основание предполагаются значительные нагрузки. Остальные технические характеристики в целом совпадают с вышеприведенными данными по другим видам пенопласта.

Конечно, по некоторым цифрам и коэффициентам у пенопласта имеются расхождения, например, с более современным вспененным полистиролом или пенофолом, но разница настолько незначительна, что будет абсолютно не ощутима жильцам дома.

Поэтому сильными сторонами пенопласта по праву считаются:

  • небольшой коэффициент теплопроводнрости, позволяющий сохранять тепло в строениях из любого вида материала от кирпича до газосиликатных блоков;
  • структура ячеек у пенопласта – закрытая, поэтому он крайне плохо впитывает в себя жидкость. Для утеплителя это крайне важный показатель, ведь при наборе воды он теряет свои теплосберегающие свойства. Подвалы, цокольные этажи, имеющие прямой контакт (или угрозу такового) с грунтовыми водами с успехом утепляются при помощи пенопласта;
  • шумоизоляция идет как приятное дополнение к функции уменьшения теплопотерь. Воздух, скрытый в запечатанных ячейках материала успешно гасит даже самые интенсивные звуковые волны, передаваемые в пространстве. Для того чтобы создать барьер для ударного шума, одним пенопластом обойтись не получится;
  • стойкость  к воздействию спиртов, щелочных и солевых растворов, водоэмульсионных красок у этого материала «развита» на высоком уровне. Помимо этого его не выбирают в качестве достойной среды обитания грибки и плесень. Стоит отметить, что грызуны наоборот, очень любят пенопласт и часто предпочитают в нем поселиться. Борьба с ними любыми доступными средствами не позволит непрошеным соседям портить утеплитель;
  • экологическая безопасность. Никаких вредных веществ пенопласт из себя не выделяет. Современный стандарт этого утеплителя – полное соответствие санитарным нормам;
  • в качестве дополнительной защиты от горения, на стадии производства к основным ингредиентам добавляют антипирены, призванные увеличивать огнеупорность пенопласта. А если прямой контакт с огнем отсутствует, то он сам затухает за небольшой промежуток времени. Но, справедливости ради, стоит отметить, что он все-таки считается горючим материалом;
  • потери вышеперечисленных свойств не случится, даже если будет кратковременный контакт с источником тепла до 110°, а вот длительное воздействие более 80° C повлечет деформацию и утрату характеристик.

Описанные температурные режимы относятся к разряду аномалий, и не встречаются с регулярной частотой, так что делать их основным мотивом для отказа от использования пенопласта нецелесообразно.

Плиты пеноплекс

Вспененный полистирол, пенополистирол, экструзионный полистирол – все это название одного и того же материала, продающегося в строительных магазинах как утеплитель пеноплекс.  Он приходится «родственником» привычному для всех пенопласту, считаясь при этом материалом, стоящим на ступеньку выше.

Основное отличие начинается уже на стадии производства, где применяются экструзионные установки. Как результат, мелкоячеистая структура материала обладает большей прочностью, чем его «собрат» пенопласт. Его отличают также прекрасные гидрофобные показатели. В аленьких ячейках надежно запечатан воздух, не позволяющий теплому воздуху покидать помещение, а холодному, наоборот, проникать внутрь.

Основные свойства теплоизоляционного материала:

  • прочность. Она достигается за счет уникальной однородной структуры. При больших нагрузках плита не деформируется, качественно распределяя вес, но при этом легко разрезается строительным ножом на куски нужного размера;
  • экологичность материала доказана многократными исследованиями, он стоек к образованию грибка и плесени, его не любят грызуны. Некоторые виды органических растворителей способны размягчить пеноплекс и нарушить форму и структуру плиты. Поэтому при работе с этим утеплителем рекомендуется избегать контакта с подобными жидкостями;
  • низкая паропроницаемость предполагает четкое соблюдение технологии монтажа и рекомендации по применению, чтобы не создавать парникового эффекта в помещении;
  • срок эксплуатации у плит пеноплекса составляет минимум 50 лет. Это гарантированный отрезок времени, на протяжении которого материал будет обладать своими изначальными характеристиками;
  • коэффициент теплопроводности – главный показатель, по которому вспененный полистирол считается хорошим утеплителем. Низкие значения данного показателя говорят о том, что дом будет надежно защищен от потерь тепла.
  • Типы теплоизоляционного материала пеноплекс и направления их использования достаточно разнообразны (в скобках приведены использовавшиеся раньше и современные названия материала).
  • Утепление фасадов (ПЕНОПЛЕКС 31 или «Стена»). Он изготавливается с добавлением антипиренов. Хорошо применим для цоколей, внутренних и внешних стен, перегородок, фасадов. Его плотность 25-32 кг/м ³, прочность на сжатие – 0,20 МПа.
  • Фундамент (ПЕНОПЛЕКС 35 без добавок для огнестойкости или «фундамент). Помимо вытекающего из названия варианта применения, этот вид широко используется при обустройстве подвалов, отмосток и цоколей. Плотность выражается в показателях 29-33 кг/м ³, а прочность на сжатие 0,27 МПа.
  • Крыши. (ПЕНОПЛЕКС 35 или «Кровля»). Скатная или плоская кровля любого типа может быть утеплена с помощью этого вида пенополистирола. Он достаточно плотный (28 – 33 кг/м ³), чтобы создать эксплуатируемую крышу.
  • Загородные коттеджи, сауны, дома. (ПЕНОПЛЕКС 31 С или «Комфорт»). Универсальный утеплитель. Дома, кровля, стены и цоколи в небольших частных строениях – вот сфера его применения. Показатели плотности – 25-35 кг/м³, прочность – 0,20 МПа.

Вспененный полистирол занимает достойные позиции по популярности благодаря хорошим эксплуатационным показателям.

Теплоизоляционный материал стекловата

Известный не одному поколению строителей утеплитель сегодня претерпел некоторые видоизменения. Но, по сути, остался тем же материалом из расплавленной стекломассы. Песок и вторсырье стеклянного происхождения при температуре свыше 1400 °C  вытягиваются в тонкие волокна, которые формируются в небольшие пучки (при участии связующих компонентов), а затем нагреваются и прессуются в изделие, напоминающее войлок. К потребителю стекловата попадает в матах или рулонах и предназначается для утепления как горизонтальных, так и вертикальных поверхностей.

Она относится к категории минеральных материалов и по-прежнему выпускается в больших объемах, а это свидетельствует о востребованности и наличии значительного числа положительных характеристик, с которыми стоит познакомиться чуть ближе.

  • Хрупкость относится скорее к значительным недостаткам. Чтобы стекловата не разлеталась на составные части при работе, маты и полотна прошивают. Но от мелких разлетающихся во все стороны частиц никое армирование не спасет. Поэтому экипировка у работающего со стекловатой человека должна быть серьезной: хорошо закрывающая тело одежда, маска-респиратор, очки и перчатки.
  • Теплопроводность у материала низкая, но по сравнению с другими материалами аналогичного назначения, она считается высокой.
  • Стоимость стекловаты оставляет ее конкурентоспособной. За счет доступности она востребована, тем более что потери тепла она действительно снижает.
  • Удобство транспортировки и применения. Весят рулоны и маты с материалом мало и упаковки достаточно компактны, чтобы привезти весь объем для утепления дома одним разом. Настилать ее тоже несложно. Единственный нюанс – при утеплении вертикальных оснований она может выпадать из каркаса, потому что достаточно гибкая и малоупругая. Проблема решается сооружением направляющих с меньшим расстоянием, чем ширина мата. Резать по размеру материал легко.
  • Безопасность. Определенные неудобства и вред здоровью стекловата способна причинить только на этапе монтажа. Но при правильной организации труда неприятностей не случится. А после того, как материал заложен в основание и закрыт гипсокартоном, листами ДСП или другими отделочными материалами, никакого вреда человеку он не принесет.
  • Отсутствие грызунов. В силу специфики материала мыши и крысы не облюбуют этот утеплитель для создания в нем уютных нор.
  • Стекловата относится к негорючим материалам.
  • Звукоизоляция при ее применении тоже обеспечивается.

Таким образом, пользоваться стекловатой удобнее всего для утепления пола и перекрытий. Можно проявить сноровку и при отделке стен. Главным недостатком остается вредная пыль, неизбежная при нарезке и раскатке, но для некоторых потребителей небольшая стоимость с лихвой перекрывает этот минус.

Шлаковата

Продолжая разговор о минеральных утеплителях, стоит упомянуть и о шлаковате. Производят ее из доменного шлака. Так как это своего рода отход производства (при выплавке чугуна в доменных печах остается стекловидная масса), то затраты на ее изготовление невелики, а следовательно и цена на готовый утеплитель является вполне доступной.

Шлаковата способна хорошо блокировать тепло в помещениях, но недостатков и ограничений по использованию у нее достаточно, чтобы свести на нет небольшую стоимость и хорошую теплоизоляцию.

  • Итак, шлаковата боится влаги. Применять ее в ванных комнатах или на фасадах неоправданно. При этом она способна окислять различные металлические детали и конструкции, с которыми вступает в непосредственный и длительный контакт.
  • В довершение ко всему этому, она колется и требует применения специальной защиты во время работы. На ее фоне стекловата выглядит гораздо привлекательнее, поэтому шлаковата в современном строительстве применяется крайне редко.
Минеральный теплоизоляционный материал

Базальтовая, каменная, минеральная вата, роквул – под этими названиями чаще всего скрывается один и тот же материал.

  • Его волокна по размеру не уступают шлаковате, но они не доставляют дискомфорта при монтаже. Безопасность в применении – это одно из первых отличительных свойств этого утеплителя из разряда минеральных.
  • Коэффициент теплопроводности этого материала исчисляется от 0,077 до 0,12 Вт/метр-кельвин. Базальтовую вату называют самой лучшей по всем параметрам. Она не содержит дополнительных вредных для здоровья примесей, может выдерживать длительное воздействие крайне высоких и низких температур, удобна в применении.
  • И обычная каменная и базальтовая вата не поддаются горению. Волокна будут только плавиться, спекаться между собой, но не допустят дальнейшего распространения огня.
  • Утеплять каменной ватой можно любые здания, как при постройке с нуля, так и уже достаточно долго находящиеся в эксплуатации. Базальтовый утеплитель не нарушает микроциркуляцию воздуха, а значит, может применяться в тех строениях, где приточная вентиляция не функционирует должным образом.
  • Определенные неудобства для некоторых строителей могут возникнуть с необходимостью возведения фальшстены. Без нее выполнить укладку утеплителя не получится. Но на самом деле технология строительства очень проста, пространства «съедается» не так уж и много.
  • Материал экологически чистый, хорошо подходит и для утепления деревянных домов. Намокать ему категорически запрещается, поэтому гидроизоляционный слой должен быть выполнен по всем требованиям.
  • Рекомендуемая толщина теплоизоляционного материала для средней полосы составляет 15-20 см, в южных регионах достаточно 10 см слоя.
  • Каменная вата хорошо поглощает звук. Это достигается за счет того, что ее волокна располагаются хаотично, а между ними в большом количестве скапливается воздух. Такая структура прекрасно гасит звуки.
  • Описываемый утеплитель химически пассивен. Даже если он будет плотно соприкасаться с металлической поверхностью, то следов коррозии на ней не появится. Гниение и заражение грибками или плесенью каменной вате тоже не свойственно. Грызунов и других вредителей материал не привлекает.
  • Единственным действительно отрицательным моментом ее применения служит достаточно большая стоимость.

Характеристики теплоизоляционных материалов

Эковата

Эковата – это утеплитель, произведенный из макулатуры и различных остатков от изготовления бумаги и картона. Помимо этих компонентов добавляются в состав антисептики и довольно мощный антипирен. Он крайне необходим, ведь судя по тому, что 80% от материала составляет легковоспламеняющаяся целлюлоза, уровень горючести у такого теплоизоляционного изделия достаточно высок.

Эковата не лишена недостатков.

  • Один из них – это ее естественное уменьшение в объеме. Она способна оседать, теряя до 20% от первоначального уровня закладки. Чтобы этого не допустить, эковату используют с избытком. Создание «запаса» восполнит уменьшающийся во время эксплуатации объем.
  • Утеплитель довольно хорошо вбирает в себя влагу. Это напрямую влияет на способность сохранять тепло. Материалу  нужна  возможность отдавать влагу во внешнюю среду, поэтому теплоизоляционный слой должен быть вентилируемым.
  • Для того чтобы осуществить монтаж, потребуется специальное оборудование. Оно представляет собой устройство, которое с равномерной плотностью закачивает утеплитель, исключая его дальнейшую усадку. В связи с этим потребуется помощь наемных специалистов с опытом работы именно с этим видом утеплителя. Влажный способ нанесения, который предполагает такие сложности, открывает еще и перспективу перерыва в строительных работах, пока будет сохнуть эковата (от двух до трех суток).

Существует, конечно, методика сухого утепления, но более качественный результат все-таки у вышеописанного варианта монтажа. Если горизонтальные поверхности можно утеплить, не применяя специального оборудования, то создавая слой теплоизоляции на стенах, без него будет сложно обойтись. Появляется риск неравномерной усадки материала и создание неутепленных полостей.

  • Особенности самого материала не предполагают его самостоятельного (бескаркасного) использования, когда утепление осуществляется при помощи стяжки. В отличие от плит пенополистирола, эковата не обладает для этого достаточной прочностью.
  • Потребуется соблюдать значительные меры предосторожности при ее монтаже:
    • проводить работы вдали от открытого огня;
    • исключить соприкосновение материала с любым источником тепла, который может привести к тлению. То есть при утеплении поверхности рядом с каминной трубой или дымоходом, их потребуется отделить от утеплителя базальтовыми матами с покрытием из фольги или заграждениями из асбестоцемента.

Казалось бы, на фоне таких сложностей, можно сразу отказаться от применения эковаты, но ее положительные стороны для кого-то могут стать мощным стимулом к ее использованию.

  • Материал (даже при учете прибавки на усадку) довольно экономичен.
  • Такой утеплитель экологичен и безопасен для здоровья. Исключение может составлять материал, где в качестве антипирена применялась борная кислота или сульфаты аммония. В этом случае эковату будет отличать резкий и неприятный запах.
  • Она является бесшовным утеплителем, не имеющим мостиков холода. А это значит, что теплопотери в зимний период сократятся до минимума.
  • Материал стоит недорого, позволяя при этом получить хорошую теплоизоляцию.

В качестве звукоизолирующего материала эковата может посоревноваться со многими описанными выше материалами.

Пенополиуретан (ППУ)

Полиэфир с добавлением воды, эмульгаторов и активных реагентов, при воздействии катализатора, образуют вещество со всеми признаками и показателями хорошего теплоизолирующего материала.

Пенополиуретан обладает следующими характеристиками:

  • низкий коэффициент теплопроводности: 0,019 – 0,028 ВТ/метр-кельвин;
  • наносится методом распыления, создавая сплошное покрытие без мостиков холода;
  • легкий вес застывшей пены не оказывает давления на конструкцию;
  • простота применения без каких-либо крепежей дает возможность провести утепление поверхности с любой конфигурацией;
  • долгий срок службы, включающий в себя стойкость к морозам и жаре, любым атмосферным осадкам, гниению;
  • безопасность для человека и окружающей среды;
  • не разрушает металлические элементы конструкции, а напротив, создает для них антикоррозийную защиту.

Стены, пол и потолок – его применение доступно везде. ППУ будет держаться на стекле, дереве, бетоне, кирпиче, металле и даже на окрашенной поверхности. Единственное, от чего стоит защищать пенополиуретан – это от воздействия прямых лучей света.

Виды теплоизоляционных материалов

Рефлекторные теплоизоляционные материалы

Есть группа теплосберегающих материалов, работающих по принципу отражателей. Они функционируют довольно просто: сначала поглощают, а затем отдают назад полученное тепло.

  • Поверхность таких утеплителей в состоянии отразить более 97% дошедшего до их поверхности тепла. Это доступно за чет одного или пары слоев полированного алюминия.
  • Он не содержит примесей, а наносится на слой вспененного полиэтилена для удобства применения.
  • Тонкий на вид материал способен удивлять своими возможностями. Один или двухсантиметровый слой отражающего утеплителя создает эффект, сравнимый с использованием волокнистого изолятора тепла от 10 до 27 см толщиной. Среди наиболее популярных материалов в этой категории можно назвать Экофол, Пенофол, Пориплекс, Армофол.
  • Помимо тепло- и звукоизоляции такие утеплители создают пароизоляционную защиту (и часто применяются в этом качестве).

Вывод достаточно прост: идеального утеплителя не существует. В зависимости от средств, преследуемых целей и личных предпочтений (включая удобство в работе), каждый сможет выбрать для себя оптимальный материал для создания теплого и по-настоящему уютного дома. Но надо помнить, что при использовании на кровле каждого из вышеописанного утеплителя, требуется обязательная гидроизоляция теплоизоляционного материала.

Теплоизоляционные материалы: виды и свойства

Среди разнообразия материалов для утепления жилища выбрать нужный вариант бывает совсем непросто. Каждый из них зачастую разделяется несколько видов с присущими ему уникальными характеристиками. Сравнительный анализ может занять продолжительное время, поэтому представление об общих свойствах того или иного утеплителя поможет если не окончательно определиться с выбором, то хотя бы подскажет, в каком направлении следует двигаться. В статье речь пойдет о строительных теплоизоляционных материалах.

Содержание:

  1. Теплоизоляционные материалы виды и свойства

Теплоизоляционные материалы виды и свойства

Пенопласт

Один из наиболее популярных теплоизоляционных материалов для стен – это пенопласт. Он относится к категории недорогих утеплителей и прочно занимает в ней лидирующие позиции. Надо сказать, что это полностью оправдано. Его эффективность подтверждена достаточным количеством строений как жилого, так и промышленного назначения.

Итак, среди его положительных характеристик особо выделяется:

  • цена. Затраты на производство минимальны. Расход материала (в сравнении с популярной минватой) в полтора раза меньше;
  • простота монтажа. Пенопласт не потребует сооружения обрешеток и направляющих. На стену он монтируется посредством приклеивания;
  • универсальность. Правильно подобранный вид утеплителя позволит создать надежный теплозащитный барьер пола, фасада, стен, перекрытий между этажами, кровли, потолка.

Он эффективно справляется с защитой от холода жильцов каркасных домов, закладывается внутрь полых кирпичных стен.

Показатели в зависимости от классификации удобнее всего рассмотреть в таблице. Разделение основано на таком показателе, как плотность.

Характеристики Марки пенопласта Примечания
ПСБ С 50 ПСБ С 35 ПСБ С 25 ПСБ С 15
Плотность (кг/м³) 35 25 15 8 Повышенной плотностью обладают виды ПС – 4, ПС – 1
Стойкость на излом (МПа) 0,30 0,25 0,018 0,06
Стойкость к сжатию (МПа) 0,16 0,16 0,08 0,04
Способность впитывать влагу (%) 1 2 3 4 При полном погружении на срок 24 часа
Теплопроводность (Вт/мк) 0,041 0,037 0,039 0,043
Время самозатухания (сек. ) / класс горючести 3

Г 3

1

Г 3

1

Г 3

4

Г 3

При условии отсутствия прямого контакта с открытым пламенем

Нормально горючие

Коэффициент паропроницаемости (мг) 0,05 0,05 0,05 0,05

Все описанные виды допустимо эксплуатировать при температуре от – 60 до + 80°C.

Материал класса ПС производится с применением прессования, что придает ему повышенную плотность (от 100 до 600 кг/м³). Он с успехом применяется как утеплитель цементных полов и там, где на основание предполагаются значительные нагрузки. Остальные технические характеристики в целом совпадают с вышеприведенными данными по другим видам пенопласта.

Конечно, по некоторым цифрам и коэффициентам у пенопласта имеются расхождения, например, с более современным вспененным полистиролом или пенофолом, но разница настолько незначительна, что будет абсолютно не ощутима жильцам дома.

Поэтому сильными сторонами пенопласта по праву считаются:

  • небольшой коэффициент теплопроводнрости, позволяющий сохранять тепло в строениях из любого вида материала от кирпича до газосиликатных блоков;
  • структура ячеек у пенопласта – закрытая, поэтому он крайне плохо впитывает в себя жидкость. Для утеплителя это крайне важный показатель, ведь при наборе воды он теряет свои теплосберегающие свойства. Подвалы, цокольные этажи, имеющие прямой контакт (или угрозу такового) с грунтовыми водами с успехом утепляются при помощи пенопласта;
  • шумоизоляция идет как приятное дополнение к функции уменьшения теплопотерь. Воздух, скрытый в запечатанных ячейках материала успешно гасит даже самые интенсивные звуковые волны, передаваемые в пространстве. Для того чтобы создать барьер для ударного шума, одним пенопластом обойтись не получится;
  • стойкость  к воздействию спиртов, щелочных и солевых растворов, водоэмульсионных красок у этого материала «развита» на высоком уровне. Помимо этого его не выбирают в качестве достойной среды обитания грибки и плесень. Стоит отметить, что грызуны наоборот, очень любят пенопласт и часто предпочитают в нем поселиться. Борьба с ними любыми доступными средствами не позволит непрошеным соседям портить утеплитель;
  • экологическая безопасность. Никаких вредных веществ пенопласт из себя не выделяет. Современный стандарт этого утеплителя – полное соответствие санитарным нормам;
  • в качестве дополнительной защиты от горения, на стадии производства к основным ингредиентам добавляют антипирены, призванные увеличивать огнеупорность пенопласта. А если прямой контакт с огнем отсутствует, то он сам затухает за небольшой промежуток времени. Но, справедливости ради, стоит отметить, что он все-таки считается горючим материалом;
  • потери вышеперечисленных свойств не случится, даже если будет кратковременный контакт с источником тепла до 110°, а вот длительное воздействие более 80° C повлечет деформацию и утрату характеристик.

Описанные температурные режимы относятся к разряду аномалий, и не встречаются с регулярной частотой, так что делать их основным мотивом для отказа от использования пенопласта нецелесообразно.

Плиты пеноплекс

Вспененный полистирол, пенополистирол, экструзионный полистирол – все это название одного и того же материала, продающегося в строительных магазинах как утеплитель пеноплекс.  Он приходится «родственником» привычному для всех пенопласту, считаясь при этом материалом, стоящим на ступеньку выше.

Основное отличие начинается уже на стадии производства, где применяются экструзионные установки. Как результат, мелкоячеистая структура материала обладает большей прочностью, чем его «собрат» пенопласт. Его отличают также прекрасные гидрофобные показатели. В аленьких ячейках надежно запечатан воздух, не позволяющий теплому воздуху покидать помещение, а холодному, наоборот, проникать внутрь.

Основные свойства теплоизоляционного материала:

  • прочность. Она достигается за счет уникальной однородной структуры. При больших нагрузках плита не деформируется, качественно распределяя вес, но при этом легко разрезается строительным ножом на куски нужного размера;
  • экологичность материала доказана многократными исследованиями, он стоек к образованию грибка и плесени, его не любят грызуны. Некоторые виды органических растворителей способны размягчить пеноплекс и нарушить форму и структуру плиты. Поэтому при работе с этим утеплителем рекомендуется избегать контакта с подобными жидкостями;
  • низкая паропроницаемость предполагает четкое соблюдение технологии монтажа и рекомендации по применению, чтобы не создавать парникового эффекта в помещении;
  • срок эксплуатации у плит пеноплекса составляет минимум 50 лет. Это гарантированный отрезок времени, на протяжении которого материал будет обладать своими изначальными характеристиками;
  • коэффициент теплопроводности – главный показатель, по которому вспененный полистирол считается хорошим утеплителем. Низкие значения данного показателя говорят о том, что дом будет надежно защищен от потерь тепла.
  • Типы теплоизоляционного материала пеноплекс и направления их использования достаточно разнообразны (в скобках приведены использовавшиеся раньше и современные названия материала).
  • Утепление фасадов (ПЕНОПЛЕКС 31 или «Стена»). Он изготавливается с добавлением антипиренов. Хорошо применим для цоколей, внутренних и внешних стен, перегородок, фасадов. Его плотность 25-32 кг/м ³, прочность на сжатие – 0,20 МПа.
  • Фундамент (ПЕНОПЛЕКС 35 без добавок для огнестойкости или «фундамент). Помимо вытекающего из названия варианта применения, этот вид широко используется при обустройстве подвалов, отмосток и цоколей. Плотность выражается в показателях 29-33 кг/м ³, а прочность на сжатие 0,27 МПа.
  • Крыши. (ПЕНОПЛЕКС 35 или «Кровля»). Скатная или плоская кровля любого типа может быть утеплена с помощью этого вида пенополистирола. Он достаточно плотный (28 – 33 кг/м ³), чтобы создать эксплуатируемую крышу.
  • Загородные коттеджи, сауны, дома. (ПЕНОПЛЕКС 31 С или «Комфорт»). Универсальный утеплитель. Дома, кровля, стены и цоколи в небольших частных строениях – вот сфера его применения. Показатели плотности – 25-35 кг/м³, прочность – 0,20 МПа.

Вспененный полистирол занимает достойные позиции по популярности благодаря хорошим эксплуатационным показателям.

Теплоизоляционный материал стекловата

Известный не одному поколению строителей утеплитель сегодня претерпел некоторые видоизменения. Но, по сути, остался тем же материалом из расплавленной стекломассы. Песок и вторсырье стеклянного происхождения при температуре свыше 1400 °C  вытягиваются в тонкие волокна, которые формируются в небольшие пучки (при участии связующих компонентов), а затем нагреваются и прессуются в изделие, напоминающее войлок. К потребителю стекловата попадает в матах или рулонах и предназначается для утепления как горизонтальных, так и вертикальных поверхностей.

Она относится к категории минеральных материалов и по-прежнему выпускается в больших объемах, а это свидетельствует о востребованности и наличии значительного числа положительных характеристик, с которыми стоит познакомиться чуть ближе.

  • Хрупкость относится скорее к значительным недостаткам. Чтобы стекловата не разлеталась на составные части при работе, маты и полотна прошивают. Но от мелких разлетающихся во все стороны частиц никое армирование не спасет. Поэтому экипировка у работающего со стекловатой человека должна быть серьезной: хорошо закрывающая тело одежда, маска-респиратор, очки и перчатки.
  • Теплопроводность у материала низкая, но по сравнению с другими материалами аналогичного назначения, она считается высокой.
  • Стоимость стекловаты оставляет ее конкурентоспособной. За счет доступности она востребована, тем более что потери тепла она действительно снижает.
  • Удобство транспортировки и применения. Весят рулоны и маты с материалом мало и упаковки достаточно компактны, чтобы привезти весь объем для утепления дома одним разом. Настилать ее тоже несложно. Единственный нюанс – при утеплении вертикальных оснований она может выпадать из каркаса, потому что достаточно гибкая и малоупругая. Проблема решается сооружением направляющих с меньшим расстоянием, чем ширина мата. Резать по размеру материал легко.
  • Безопасность. Определенные неудобства и вред здоровью стекловата способна причинить только на этапе монтажа. Но при правильной организации труда неприятностей не случится. А после того, как материал заложен в основание и закрыт гипсокартоном, листами ДСП или другими отделочными материалами, никакого вреда человеку он не принесет.
  • Отсутствие грызунов. В силу специфики материала мыши и крысы не облюбуют этот утеплитель для создания в нем уютных нор.
  • Стекловата относится к негорючим материалам.
  • Звукоизоляция при ее применении тоже обеспечивается.

Таким образом, пользоваться стекловатой удобнее всего для утепления пола и перекрытий. Можно проявить сноровку и при отделке стен. Главным недостатком остается вредная пыль, неизбежная при нарезке и раскатке, но для некоторых потребителей небольшая стоимость с лихвой перекрывает этот минус.

Шлаковата

Продолжая разговор о минеральных утеплителях, стоит упомянуть и о шлаковате. Производят ее из доменного шлака. Так как это своего рода отход производства (при выплавке чугуна в доменных печах остается стекловидная масса), то затраты на ее изготовление невелики, а следовательно и цена на готовый утеплитель является вполне доступной.

Шлаковата способна хорошо блокировать тепло в помещениях, но недостатков и ограничений по использованию у нее достаточно, чтобы свести на нет небольшую стоимость и хорошую теплоизоляцию.

  • Итак, шлаковата боится влаги. Применять ее в ванных комнатах или на фасадах неоправданно. При этом она способна окислять различные металлические детали и конструкции, с которыми вступает в непосредственный и длительный контакт.
  • В довершение ко всему этому, она колется и требует применения специальной защиты во время работы. На ее фоне стекловата выглядит гораздо привлекательнее, поэтому шлаковата в современном строительстве применяется крайне редко.
Минеральный теплоизоляционный материал

Базальтовая, каменная, минеральная вата, роквул – под этими названиями чаще всего скрывается один и тот же материал.

  • Его волокна по размеру не уступают шлаковате, но они не доставляют дискомфорта при монтаже. Безопасность в применении – это одно из первых отличительных свойств этого утеплителя из разряда минеральных.
  • Коэффициент теплопроводности этого материала исчисляется от 0,077 до 0,12 Вт/метр-кельвин. Базальтовую вату называют самой лучшей по всем параметрам. Она не содержит дополнительных вредных для здоровья примесей, может выдерживать длительное воздействие крайне высоких и низких температур, удобна в применении.
  • И обычная каменная и базальтовая вата не поддаются горению. Волокна будут только плавиться, спекаться между собой, но не допустят дальнейшего распространения огня.
  • Утеплять каменной ватой можно любые здания, как при постройке с нуля, так и уже достаточно долго находящиеся в эксплуатации. Базальтовый утеплитель не нарушает микроциркуляцию воздуха, а значит, может применяться в тех строениях, где приточная вентиляция не функционирует должным образом.
  • Определенные неудобства для некоторых строителей могут возникнуть с необходимостью возведения фальшстены. Без нее выполнить укладку утеплителя не получится. Но на самом деле технология строительства очень проста, пространства «съедается» не так уж и много.
  • Материал экологически чистый, хорошо подходит и для утепления деревянных домов. Намокать ему категорически запрещается, поэтому гидроизоляционный слой должен быть выполнен по всем требованиям.
  • Рекомендуемая толщина теплоизоляционного материала для средней полосы составляет 15-20 см, в южных регионах достаточно 10 см слоя.
  • Каменная вата хорошо поглощает звук. Это достигается за счет того, что ее волокна располагаются хаотично, а между ними в большом количестве скапливается воздух. Такая структура прекрасно гасит звуки.
  • Описываемый утеплитель химически пассивен. Даже если он будет плотно соприкасаться с металлической поверхностью, то следов коррозии на ней не появится. Гниение и заражение грибками или плесенью каменной вате тоже не свойственно. Грызунов и других вредителей материал не привлекает.
  • Единственным действительно отрицательным моментом ее применения служит достаточно большая стоимость.

Характеристики теплоизоляционных материалов

Эковата

Эковата – это утеплитель, произведенный из макулатуры и различных остатков от изготовления бумаги и картона. Помимо этих компонентов добавляются в состав антисептики и довольно мощный антипирен. Он крайне необходим, ведь судя по тому, что 80% от материала составляет легковоспламеняющаяся целлюлоза, уровень горючести у такого теплоизоляционного изделия достаточно высок.

Эковата не лишена недостатков.

  • Один из них – это ее естественное уменьшение в объеме. Она способна оседать, теряя до 20% от первоначального уровня закладки. Чтобы этого не допустить, эковату используют с избытком. Создание «запаса» восполнит уменьшающийся во время эксплуатации объем.
  • Утеплитель довольно хорошо вбирает в себя влагу. Это напрямую влияет на способность сохранять тепло. Материалу  нужна  возможность отдавать влагу во внешнюю среду, поэтому теплоизоляционный слой должен быть вентилируемым.
  • Для того чтобы осуществить монтаж, потребуется специальное оборудование. Оно представляет собой устройство, которое с равномерной плотностью закачивает утеплитель, исключая его дальнейшую усадку. В связи с этим потребуется помощь наемных специалистов с опытом работы именно с этим видом утеплителя. Влажный способ нанесения, который предполагает такие сложности, открывает еще и перспективу перерыва в строительных работах, пока будет сохнуть эковата (от двух до трех суток).

Существует, конечно, методика сухого утепления, но более качественный результат все-таки у вышеописанного варианта монтажа. Если горизонтальные поверхности можно утеплить, не применяя специального оборудования, то создавая слой теплоизоляции на стенах, без него будет сложно обойтись. Появляется риск неравномерной усадки материала и создание неутепленных полостей.

  • Особенности самого материала не предполагают его самостоятельного (бескаркасного) использования, когда утепление осуществляется при помощи стяжки. В отличие от плит пенополистирола, эковата не обладает для этого достаточной прочностью.
  • Потребуется соблюдать значительные меры предосторожности при ее монтаже:
    • проводить работы вдали от открытого огня;
    • исключить соприкосновение материала с любым источником тепла, который может привести к тлению. То есть при утеплении поверхности рядом с каминной трубой или дымоходом, их потребуется отделить от утеплителя базальтовыми матами с покрытием из фольги или заграждениями из асбестоцемента.

Казалось бы, на фоне таких сложностей, можно сразу отказаться от применения эковаты, но ее положительные стороны для кого-то могут стать мощным стимулом к ее использованию.

  • Материал (даже при учете прибавки на усадку) довольно экономичен.
  • Такой утеплитель экологичен и безопасен для здоровья. Исключение может составлять материал, где в качестве антипирена применялась борная кислота или сульфаты аммония. В этом случае эковату будет отличать резкий и неприятный запах.
  • Она является бесшовным утеплителем, не имеющим мостиков холода. А это значит, что теплопотери в зимний период сократятся до минимума.
  • Материал стоит недорого, позволяя при этом получить хорошую теплоизоляцию.

В качестве звукоизолирующего материала эковата может посоревноваться со многими описанными выше материалами.

Пенополиуретан (ППУ)

Полиэфир с добавлением воды, эмульгаторов и активных реагентов, при воздействии катализатора, образуют вещество со всеми признаками и показателями хорошего теплоизолирующего материала.

Пенополиуретан обладает следующими характеристиками:

  • низкий коэффициент теплопроводности: 0,019 – 0,028 ВТ/метр-кельвин;
  • наносится методом распыления, создавая сплошное покрытие без мостиков холода;
  • легкий вес застывшей пены не оказывает давления на конструкцию;
  • простота применения без каких-либо крепежей дает возможность провести утепление поверхности с любой конфигурацией;
  • долгий срок службы, включающий в себя стойкость к морозам и жаре, любым атмосферным осадкам, гниению;
  • безопасность для человека и окружающей среды;
  • не разрушает металлические элементы конструкции, а напротив, создает для них антикоррозийную защиту.

Стены, пол и потолок – его применение доступно везде. ППУ будет держаться на стекле, дереве, бетоне, кирпиче, металле и даже на окрашенной поверхности. Единственное, от чего стоит защищать пенополиуретан – это от воздействия прямых лучей света.

Виды теплоизоляционных материалов

Рефлекторные теплоизоляционные материалы

Есть группа теплосберегающих материалов, работающих по принципу отражателей. Они функционируют довольно просто: сначала поглощают, а затем отдают назад полученное тепло.

  • Поверхность таких утеплителей в состоянии отразить более 97% дошедшего до их поверхности тепла. Это доступно за чет одного или пары слоев полированного алюминия.
  • Он не содержит примесей, а наносится на слой вспененного полиэтилена для удобства применения.
  • Тонкий на вид материал способен удивлять своими возможностями. Один или двухсантиметровый слой отражающего утеплителя создает эффект, сравнимый с использованием волокнистого изолятора тепла от 10 до 27 см толщиной. Среди наиболее популярных материалов в этой категории можно назвать Экофол, Пенофол, Пориплекс, Армофол.
  • Помимо тепло- и звукоизоляции такие утеплители создают пароизоляционную защиту (и часто применяются в этом качестве).

Вывод достаточно прост: идеального утеплителя не существует. В зависимости от средств, преследуемых целей и личных предпочтений (включая удобство в работе), каждый сможет выбрать для себя оптимальный материал для создания теплого и по-настоящему уютного дома. Но надо помнить, что при использовании на кровле каждого из вышеописанного утеплителя, требуется обязательная гидроизоляция теплоизоляционного материала.

Теплоизоляционные материалы: виды и свойства

Среди разнообразия материалов для утепления жилища выбрать нужный вариант бывает совсем непросто. Каждый из них зачастую разделяется несколько видов с присущими ему уникальными характеристиками. Сравнительный анализ может занять продолжительное время, поэтому представление об общих свойствах того или иного утеплителя поможет если не окончательно определиться с выбором, то хотя бы подскажет, в каком направлении следует двигаться. В статье речь пойдет о строительных теплоизоляционных материалах.

Содержание:

  1. Теплоизоляционные материалы виды и свойства

Теплоизоляционные материалы виды и свойства

Пенопласт

Один из наиболее популярных теплоизоляционных материалов для стен – это пенопласт. Он относится к категории недорогих утеплителей и прочно занимает в ней лидирующие позиции. Надо сказать, что это полностью оправдано. Его эффективность подтверждена достаточным количеством строений как жилого, так и промышленного назначения.

Итак, среди его положительных характеристик особо выделяется:

  • цена. Затраты на производство минимальны. Расход материала (в сравнении с популярной минватой) в полтора раза меньше;
  • простота монтажа. Пенопласт не потребует сооружения обрешеток и направляющих. На стену он монтируется посредством приклеивания;
  • универсальность. Правильно подобранный вид утеплителя позволит создать надежный теплозащитный барьер пола, фасада, стен, перекрытий между этажами, кровли, потолка.

Он эффективно справляется с защитой от холода жильцов каркасных домов, закладывается внутрь полых кирпичных стен.

Показатели в зависимости от классификации удобнее всего рассмотреть в таблице. Разделение основано на таком показателе, как плотность.

Характеристики Марки пенопласта Примечания
ПСБ С 50 ПСБ С 35 ПСБ С 25 ПСБ С 15
Плотность (кг/м³) 35 25 15 8 Повышенной плотностью обладают виды ПС – 4, ПС – 1
Стойкость на излом (МПа) 0,30 0,25 0,018 0,06
Стойкость к сжатию (МПа) 0,16 0,16 0,08 0,04
Способность впитывать влагу (%) 1 2 3 4 При полном погружении на срок 24 часа
Теплопроводность (Вт/мк) 0,041 0,037 0,039 0,043
Время самозатухания (сек.) / класс горючести 3

Г 3

1

Г 3

1

Г 3

4

Г 3

При условии отсутствия прямого контакта с открытым пламенем

Нормально горючие

Коэффициент паропроницаемости (мг) 0,05 0,05 0,05 0,05

Все описанные виды допустимо эксплуатировать при температуре от – 60 до + 80°C.

Материал класса ПС производится с применением прессования, что придает ему повышенную плотность (от 100 до 600 кг/м³). Он с успехом применяется как утеплитель цементных полов и там, где на основание предполагаются значительные нагрузки. Остальные технические характеристики в целом совпадают с вышеприведенными данными по другим видам пенопласта.

Конечно, по некоторым цифрам и коэффициентам у пенопласта имеются расхождения, например, с более современным вспененным полистиролом или пенофолом, но разница настолько незначительна, что будет абсолютно не ощутима жильцам дома.

Поэтому сильными сторонами пенопласта по праву считаются:

  • небольшой коэффициент теплопроводнрости, позволяющий сохранять тепло в строениях из любого вида материала от кирпича до газосиликатных блоков;
  • структура ячеек у пенопласта – закрытая, поэтому он крайне плохо впитывает в себя жидкость. Для утеплителя это крайне важный показатель, ведь при наборе воды он теряет свои теплосберегающие свойства. Подвалы, цокольные этажи, имеющие прямой контакт (или угрозу такового) с грунтовыми водами с успехом утепляются при помощи пенопласта;
  • шумоизоляция идет как приятное дополнение к функции уменьшения теплопотерь. Воздух, скрытый в запечатанных ячейках материала успешно гасит даже самые интенсивные звуковые волны, передаваемые в пространстве. Для того чтобы создать барьер для ударного шума, одним пенопластом обойтись не получится;
  • стойкость  к воздействию спиртов, щелочных и солевых растворов, водоэмульсионных красок у этого материала «развита» на высоком уровне. Помимо этого его не выбирают в качестве достойной среды обитания грибки и плесень. Стоит отметить, что грызуны наоборот, очень любят пенопласт и часто предпочитают в нем поселиться. Борьба с ними любыми доступными средствами не позволит непрошеным соседям портить утеплитель;
  • экологическая безопасность. Никаких вредных веществ пенопласт из себя не выделяет. Современный стандарт этого утеплителя – полное соответствие санитарным нормам;
  • в качестве дополнительной защиты от горения, на стадии производства к основным ингредиентам добавляют антипирены, призванные увеличивать огнеупорность пенопласта. А если прямой контакт с огнем отсутствует, то он сам затухает за небольшой промежуток времени. Но, справедливости ради, стоит отметить, что он все-таки считается горючим материалом;
  • потери вышеперечисленных свойств не случится, даже если будет кратковременный контакт с источником тепла до 110°, а вот длительное воздействие более 80° C повлечет деформацию и утрату характеристик.

Описанные температурные режимы относятся к разряду аномалий, и не встречаются с регулярной частотой, так что делать их основным мотивом для отказа от использования пенопласта нецелесообразно.

Плиты пеноплекс

Вспененный полистирол, пенополистирол, экструзионный полистирол – все это название одного и того же материала, продающегося в строительных магазинах как утеплитель пеноплекс.  Он приходится «родственником» привычному для всех пенопласту, считаясь при этом материалом, стоящим на ступеньку выше.

Основное отличие начинается уже на стадии производства, где применяются экструзионные установки. Как результат, мелкоячеистая структура материала обладает большей прочностью, чем его «собрат» пенопласт. Его отличают также прекрасные гидрофобные показатели. В аленьких ячейках надежно запечатан воздух, не позволяющий теплому воздуху покидать помещение, а холодному, наоборот, проникать внутрь.

Основные свойства теплоизоляционного материала:

  • прочность. Она достигается за счет уникальной однородной структуры. При больших нагрузках плита не деформируется, качественно распределяя вес, но при этом легко разрезается строительным ножом на куски нужного размера;
  • экологичность материала доказана многократными исследованиями, он стоек к образованию грибка и плесени, его не любят грызуны. Некоторые виды органических растворителей способны размягчить пеноплекс и нарушить форму и структуру плиты. Поэтому при работе с этим утеплителем рекомендуется избегать контакта с подобными жидкостями;
  • низкая паропроницаемость предполагает четкое соблюдение технологии монтажа и рекомендации по применению, чтобы не создавать парникового эффекта в помещении;
  • срок эксплуатации у плит пеноплекса составляет минимум 50 лет. Это гарантированный отрезок времени, на протяжении которого материал будет обладать своими изначальными характеристиками;
  • коэффициент теплопроводности – главный показатель, по которому вспененный полистирол считается хорошим утеплителем. Низкие значения данного показателя говорят о том, что дом будет надежно защищен от потерь тепла.
  • Типы теплоизоляционного материала пеноплекс и направления их использования достаточно разнообразны (в скобках приведены использовавшиеся раньше и современные названия материала).
  • Утепление фасадов (ПЕНОПЛЕКС 31 или «Стена»). Он изготавливается с добавлением антипиренов. Хорошо применим для цоколей, внутренних и внешних стен, перегородок, фасадов. Его плотность 25-32 кг/м ³, прочность на сжатие – 0,20 МПа.
  • Фундамент (ПЕНОПЛЕКС 35 без добавок для огнестойкости или «фундамент). Помимо вытекающего из названия варианта применения, этот вид широко используется при обустройстве подвалов, отмосток и цоколей. Плотность выражается в показателях 29-33 кг/м ³, а прочность на сжатие 0,27 МПа.
  • Крыши. (ПЕНОПЛЕКС 35 или «Кровля»). Скатная или плоская кровля любого типа может быть утеплена с помощью этого вида пенополистирола. Он достаточно плотный (28 – 33 кг/м ³), чтобы создать эксплуатируемую крышу.
  • Загородные коттеджи, сауны, дома. (ПЕНОПЛЕКС 31 С или «Комфорт»). Универсальный утеплитель. Дома, кровля, стены и цоколи в небольших частных строениях – вот сфера его применения. Показатели плотности – 25-35 кг/м³, прочность – 0,20 МПа.

Вспененный полистирол занимает достойные позиции по популярности благодаря хорошим эксплуатационным показателям.

Теплоизоляционный материал стекловата

Известный не одному поколению строителей утеплитель сегодня претерпел некоторые видоизменения. Но, по сути, остался тем же материалом из расплавленной стекломассы. Песок и вторсырье стеклянного происхождения при температуре свыше 1400 °C  вытягиваются в тонкие волокна, которые формируются в небольшие пучки (при участии связующих компонентов), а затем нагреваются и прессуются в изделие, напоминающее войлок. К потребителю стекловата попадает в матах или рулонах и предназначается для утепления как горизонтальных, так и вертикальных поверхностей.

Она относится к категории минеральных материалов и по-прежнему выпускается в больших объемах, а это свидетельствует о востребованности и наличии значительного числа положительных характеристик, с которыми стоит познакомиться чуть ближе.

  • Хрупкость относится скорее к значительным недостаткам. Чтобы стекловата не разлеталась на составные части при работе, маты и полотна прошивают. Но от мелких разлетающихся во все стороны частиц никое армирование не спасет. Поэтому экипировка у работающего со стекловатой человека должна быть серьезной: хорошо закрывающая тело одежда, маска-респиратор, очки и перчатки.
  • Теплопроводность у материала низкая, но по сравнению с другими материалами аналогичного назначения, она считается высокой.
  • Стоимость стекловаты оставляет ее конкурентоспособной. За счет доступности она востребована, тем более что потери тепла она действительно снижает.
  • Удобство транспортировки и применения. Весят рулоны и маты с материалом мало и упаковки достаточно компактны, чтобы привезти весь объем для утепления дома одним разом. Настилать ее тоже несложно. Единственный нюанс – при утеплении вертикальных оснований она может выпадать из каркаса, потому что достаточно гибкая и малоупругая. Проблема решается сооружением направляющих с меньшим расстоянием, чем ширина мата. Резать по размеру материал легко.
  • Безопасность. Определенные неудобства и вред здоровью стекловата способна причинить только на этапе монтажа. Но при правильной организации труда неприятностей не случится. А после того, как материал заложен в основание и закрыт гипсокартоном, листами ДСП или другими отделочными материалами, никакого вреда человеку он не принесет.
  • Отсутствие грызунов. В силу специфики материала мыши и крысы не облюбуют этот утеплитель для создания в нем уютных нор.
  • Стекловата относится к негорючим материалам.
  • Звукоизоляция при ее применении тоже обеспечивается.

Таким образом, пользоваться стекловатой удобнее всего для утепления пола и перекрытий. Можно проявить сноровку и при отделке стен. Главным недостатком остается вредная пыль, неизбежная при нарезке и раскатке, но для некоторых потребителей небольшая стоимость с лихвой перекрывает этот минус.

Шлаковата

Продолжая разговор о минеральных утеплителях, стоит упомянуть и о шлаковате. Производят ее из доменного шлака. Так как это своего рода отход производства (при выплавке чугуна в доменных печах остается стекловидная масса), то затраты на ее изготовление невелики, а следовательно и цена на готовый утеплитель является вполне доступной.

Шлаковата способна хорошо блокировать тепло в помещениях, но недостатков и ограничений по использованию у нее достаточно, чтобы свести на нет небольшую стоимость и хорошую теплоизоляцию.

  • Итак, шлаковата боится влаги. Применять ее в ванных комнатах или на фасадах неоправданно. При этом она способна окислять различные металлические детали и конструкции, с которыми вступает в непосредственный и длительный контакт.
  • В довершение ко всему этому, она колется и требует применения специальной защиты во время работы. На ее фоне стекловата выглядит гораздо привлекательнее, поэтому шлаковата в современном строительстве применяется крайне редко.
Минеральный теплоизоляционный материал

Базальтовая, каменная, минеральная вата, роквул – под этими названиями чаще всего скрывается один и тот же материал.

  • Его волокна по размеру не уступают шлаковате, но они не доставляют дискомфорта при монтаже. Безопасность в применении – это одно из первых отличительных свойств этого утеплителя из разряда минеральных.
  • Коэффициент теплопроводности этого материала исчисляется от 0,077 до 0,12 Вт/метр-кельвин. Базальтовую вату называют самой лучшей по всем параметрам. Она не содержит дополнительных вредных для здоровья примесей, может выдерживать длительное воздействие крайне высоких и низких температур, удобна в применении.
  • И обычная каменная и базальтовая вата не поддаются горению. Волокна будут только плавиться, спекаться между собой, но не допустят дальнейшего распространения огня.
  • Утеплять каменной ватой можно любые здания, как при постройке с нуля, так и уже достаточно долго находящиеся в эксплуатации. Базальтовый утеплитель не нарушает микроциркуляцию воздуха, а значит, может применяться в тех строениях, где приточная вентиляция не функционирует должным образом.
  • Определенные неудобства для некоторых строителей могут возникнуть с необходимостью возведения фальшстены. Без нее выполнить укладку утеплителя не получится. Но на самом деле технология строительства очень проста, пространства «съедается» не так уж и много.
  • Материал экологически чистый, хорошо подходит и для утепления деревянных домов. Намокать ему категорически запрещается, поэтому гидроизоляционный слой должен быть выполнен по всем требованиям.
  • Рекомендуемая толщина теплоизоляционного материала для средней полосы составляет 15-20 см, в южных регионах достаточно 10 см слоя.
  • Каменная вата хорошо поглощает звук. Это достигается за счет того, что ее волокна располагаются хаотично, а между ними в большом количестве скапливается воздух. Такая структура прекрасно гасит звуки.
  • Описываемый утеплитель химически пассивен. Даже если он будет плотно соприкасаться с металлической поверхностью, то следов коррозии на ней не появится. Гниение и заражение грибками или плесенью каменной вате тоже не свойственно. Грызунов и других вредителей материал не привлекает.
  • Единственным действительно отрицательным моментом ее применения служит достаточно большая стоимость.

Характеристики теплоизоляционных материалов

Эковата

Эковата – это утеплитель, произведенный из макулатуры и различных остатков от изготовления бумаги и картона. Помимо этих компонентов добавляются в состав антисептики и довольно мощный антипирен. Он крайне необходим, ведь судя по тому, что 80% от материала составляет легковоспламеняющаяся целлюлоза, уровень горючести у такого теплоизоляционного изделия достаточно высок.

Эковата не лишена недостатков.

  • Один из них – это ее естественное уменьшение в объеме. Она способна оседать, теряя до 20% от первоначального уровня закладки. Чтобы этого не допустить, эковату используют с избытком. Создание «запаса» восполнит уменьшающийся во время эксплуатации объем.
  • Утеплитель довольно хорошо вбирает в себя влагу. Это напрямую влияет на способность сохранять тепло. Материалу  нужна  возможность отдавать влагу во внешнюю среду, поэтому теплоизоляционный слой должен быть вентилируемым.
  • Для того чтобы осуществить монтаж, потребуется специальное оборудование. Оно представляет собой устройство, которое с равномерной плотностью закачивает утеплитель, исключая его дальнейшую усадку. В связи с этим потребуется помощь наемных специалистов с опытом работы именно с этим видом утеплителя. Влажный способ нанесения, который предполагает такие сложности, открывает еще и перспективу перерыва в строительных работах, пока будет сохнуть эковата (от двух до трех суток).

Существует, конечно, методика сухого утепления, но более качественный результат все-таки у вышеописанного варианта монтажа. Если горизонтальные поверхности можно утеплить, не применяя специального оборудования, то создавая слой теплоизоляции на стенах, без него будет сложно обойтись. Появляется риск неравномерной усадки материала и создание неутепленных полостей.

  • Особенности самого материала не предполагают его самостоятельного (бескаркасного) использования, когда утепление осуществляется при помощи стяжки. В отличие от плит пенополистирола, эковата не обладает для этого достаточной прочностью.
  • Потребуется соблюдать значительные меры предосторожности при ее монтаже:
    • проводить работы вдали от открытого огня;
    • исключить соприкосновение материала с любым источником тепла, который может привести к тлению. То есть при утеплении поверхности рядом с каминной трубой или дымоходом, их потребуется отделить от утеплителя базальтовыми матами с покрытием из фольги или заграждениями из асбестоцемента.

Казалось бы, на фоне таких сложностей, можно сразу отказаться от применения эковаты, но ее положительные стороны для кого-то могут стать мощным стимулом к ее использованию.

  • Материал (даже при учете прибавки на усадку) довольно экономичен.
  • Такой утеплитель экологичен и безопасен для здоровья. Исключение может составлять материал, где в качестве антипирена применялась борная кислота или сульфаты аммония. В этом случае эковату будет отличать резкий и неприятный запах.
  • Она является бесшовным утеплителем, не имеющим мостиков холода. А это значит, что теплопотери в зимний период сократятся до минимума.
  • Материал стоит недорого, позволяя при этом получить хорошую теплоизоляцию.

В качестве звукоизолирующего материала эковата может посоревноваться со многими описанными выше материалами.

Пенополиуретан (ППУ)

Полиэфир с добавлением воды, эмульгаторов и активных реагентов, при воздействии катализатора, образуют вещество со всеми признаками и показателями хорошего теплоизолирующего материала.

Пенополиуретан обладает следующими характеристиками:

  • низкий коэффициент теплопроводности: 0,019 – 0,028 ВТ/метр-кельвин;
  • наносится методом распыления, создавая сплошное покрытие без мостиков холода;
  • легкий вес застывшей пены не оказывает давления на конструкцию;
  • простота применения без каких-либо крепежей дает возможность провести утепление поверхности с любой конфигурацией;
  • долгий срок службы, включающий в себя стойкость к морозам и жаре, любым атмосферным осадкам, гниению;
  • безопасность для человека и окружающей среды;
  • не разрушает металлические элементы конструкции, а напротив, создает для них антикоррозийную защиту.

Стены, пол и потолок – его применение доступно везде. ППУ будет держаться на стекле, дереве, бетоне, кирпиче, металле и даже на окрашенной поверхности. Единственное, от чего стоит защищать пенополиуретан – это от воздействия прямых лучей света.

Виды теплоизоляционных материалов

Рефлекторные теплоизоляционные материалы

Есть группа теплосберегающих материалов, работающих по принципу отражателей. Они функционируют довольно просто: сначала поглощают, а затем отдают назад полученное тепло.

  • Поверхность таких утеплителей в состоянии отразить более 97% дошедшего до их поверхности тепла. Это доступно за чет одного или пары слоев полированного алюминия.
  • Он не содержит примесей, а наносится на слой вспененного полиэтилена для удобства применения.
  • Тонкий на вид материал способен удивлять своими возможностями. Один или двухсантиметровый слой отражающего утеплителя создает эффект, сравнимый с использованием волокнистого изолятора тепла от 10 до 27 см толщиной. Среди наиболее популярных материалов в этой категории можно назвать Экофол, Пенофол, Пориплекс, Армофол.
  • Помимо тепло- и звукоизоляции такие утеплители создают пароизоляционную защиту (и часто применяются в этом качестве).

Вывод достаточно прост: идеального утеплителя не существует. В зависимости от средств, преследуемых целей и личных предпочтений (включая удобство в работе), каждый сможет выбрать для себя оптимальный материал для создания теплого и по-настоящему уютного дома. Но надо помнить, что при использовании на кровле каждого из вышеописанного утеплителя, требуется обязательная гидроизоляция теплоизоляционного материала.

Теплоизоляционные материалы: виды и свойства

Среди разнообразия материалов для утепления жилища выбрать нужный вариант бывает совсем непросто. Каждый из них зачастую разделяется несколько видов с присущими ему уникальными характеристиками. Сравнительный анализ может занять продолжительное время, поэтому представление об общих свойствах того или иного утеплителя поможет если не окончательно определиться с выбором, то хотя бы подскажет, в каком направлении следует двигаться. В статье речь пойдет о строительных теплоизоляционных материалах.

Содержание:

  1. Теплоизоляционные материалы виды и свойства

Теплоизоляционные материалы виды и свойства

Пенопласт

Один из наиболее популярных теплоизоляционных материалов для стен – это пенопласт. Он относится к категории недорогих утеплителей и прочно занимает в ней лидирующие позиции. Надо сказать, что это полностью оправдано. Его эффективность подтверждена достаточным количеством строений как жилого, так и промышленного назначения.

Итак, среди его положительных характеристик особо выделяется:

  • цена. Затраты на производство минимальны. Расход материала (в сравнении с популярной минватой) в полтора раза меньше;
  • простота монтажа. Пенопласт не потребует сооружения обрешеток и направляющих. На стену он монтируется посредством приклеивания;
  • универсальность. Правильно подобранный вид утеплителя позволит создать надежный теплозащитный барьер пола, фасада, стен, перекрытий между этажами, кровли, потолка.

Он эффективно справляется с защитой от холода жильцов каркасных домов, закладывается внутрь полых кирпичных стен.

Показатели в зависимости от классификации удобнее всего рассмотреть в таблице. Разделение основано на таком показателе, как плотность.

Характеристики Марки пенопласта Примечания
ПСБ С 50 ПСБ С 35 ПСБ С 25 ПСБ С 15
Плотность (кг/м³) 35 25 15 8 Повышенной плотностью обладают виды ПС – 4, ПС – 1
Стойкость на излом (МПа) 0,30 0,25 0,018 0,06
Стойкость к сжатию (МПа) 0,16 0,16 0,08 0,04
Способность впитывать влагу (%) 1 2 3 4 При полном погружении на срок 24 часа
Теплопроводность (Вт/мк) 0,041 0,037 0,039 0,043
Время самозатухания (сек.) / класс горючести 3

Г 3

1

Г 3

1

Г 3

4

Г 3

При условии отсутствия прямого контакта с открытым пламенем

Нормально горючие

Коэффициент паропроницаемости (мг) 0,05 0,05 0,05 0,05

Все описанные виды допустимо эксплуатировать при температуре от – 60 до + 80°C.

Материал класса ПС производится с применением прессования, что придает ему повышенную плотность (от 100 до 600 кг/м³). Он с успехом применяется как утеплитель цементных полов и там, где на основание предполагаются значительные нагрузки. Остальные технические характеристики в целом совпадают с вышеприведенными данными по другим видам пенопласта.

Конечно, по некоторым цифрам и коэффициентам у пенопласта имеются расхождения, например, с более современным вспененным полистиролом или пенофолом, но разница настолько незначительна, что будет абсолютно не ощутима жильцам дома.

Поэтому сильными сторонами пенопласта по праву считаются:

  • небольшой коэффициент теплопроводнрости, позволяющий сохранять тепло в строениях из любого вида материала от кирпича до газосиликатных блоков;
  • структура ячеек у пенопласта – закрытая, поэтому он крайне плохо впитывает в себя жидкость. Для утеплителя это крайне важный показатель, ведь при наборе воды он теряет свои теплосберегающие свойства. Подвалы, цокольные этажи, имеющие прямой контакт (или угрозу такового) с грунтовыми водами с успехом утепляются при помощи пенопласта;
  • шумоизоляция идет как приятное дополнение к функции уменьшения теплопотерь. Воздух, скрытый в запечатанных ячейках материала успешно гасит даже самые интенсивные звуковые волны, передаваемые в пространстве. Для того чтобы создать барьер для ударного шума, одним пенопластом обойтись не получится;
  • стойкость  к воздействию спиртов, щелочных и солевых растворов, водоэмульсионных красок у этого материала «развита» на высоком уровне. Помимо этого его не выбирают в качестве достойной среды обитания грибки и плесень. Стоит отметить, что грызуны наоборот, очень любят пенопласт и часто предпочитают в нем поселиться. Борьба с ними любыми доступными средствами не позволит непрошеным соседям портить утеплитель;
  • экологическая безопасность. Никаких вредных веществ пенопласт из себя не выделяет. Современный стандарт этого утеплителя – полное соответствие санитарным нормам;
  • в качестве дополнительной защиты от горения, на стадии производства к основным ингредиентам добавляют антипирены, призванные увеличивать огнеупорность пенопласта. А если прямой контакт с огнем отсутствует, то он сам затухает за небольшой промежуток времени. Но, справедливости ради, стоит отметить, что он все-таки считается горючим материалом;
  • потери вышеперечисленных свойств не случится, даже если будет кратковременный контакт с источником тепла до 110°, а вот длительное воздействие более 80° C повлечет деформацию и утрату характеристик.

Описанные температурные режимы относятся к разряду аномалий, и не встречаются с регулярной частотой, так что делать их основным мотивом для отказа от использования пенопласта нецелесообразно.

Плиты пеноплекс

Вспененный полистирол, пенополистирол, экструзионный полистирол – все это название одного и того же материала, продающегося в строительных магазинах как утеплитель пеноплекс.  Он приходится «родственником» привычному для всех пенопласту, считаясь при этом материалом, стоящим на ступеньку выше.

Основное отличие начинается уже на стадии производства, где применяются экструзионные установки. Как результат, мелкоячеистая структура материала обладает большей прочностью, чем его «собрат» пенопласт. Его отличают также прекрасные гидрофобные показатели. В аленьких ячейках надежно запечатан воздух, не позволяющий теплому воздуху покидать помещение, а холодному, наоборот, проникать внутрь.

Основные свойства теплоизоляционного материала:

  • прочность. Она достигается за счет уникальной однородной структуры. При больших нагрузках плита не деформируется, качественно распределяя вес, но при этом легко разрезается строительным ножом на куски нужного размера;
  • экологичность материала доказана многократными исследованиями, он стоек к образованию грибка и плесени, его не любят грызуны. Некоторые виды органических растворителей способны размягчить пеноплекс и нарушить форму и структуру плиты. Поэтому при работе с этим утеплителем рекомендуется избегать контакта с подобными жидкостями;
  • низкая паропроницаемость предполагает четкое соблюдение технологии монтажа и рекомендации по применению, чтобы не создавать парникового эффекта в помещении;
  • срок эксплуатации у плит пеноплекса составляет минимум 50 лет. Это гарантированный отрезок времени, на протяжении которого материал будет обладать своими изначальными характеристиками;
  • коэффициент теплопроводности – главный показатель, по которому вспененный полистирол считается хорошим утеплителем. Низкие значения данного показателя говорят о том, что дом будет надежно защищен от потерь тепла.
  • Типы теплоизоляционного материала пеноплекс и направления их использования достаточно разнообразны (в скобках приведены использовавшиеся раньше и современные названия материала).
  • Утепление фасадов (ПЕНОПЛЕКС 31 или «Стена»). Он изготавливается с добавлением антипиренов. Хорошо применим для цоколей, внутренних и внешних стен, перегородок, фасадов. Его плотность 25-32 кг/м ³, прочность на сжатие – 0,20 МПа.
  • Фундамент (ПЕНОПЛЕКС 35 без добавок для огнестойкости или «фундамент). Помимо вытекающего из названия варианта применения, этот вид широко используется при обустройстве подвалов, отмосток и цоколей. Плотность выражается в показателях 29-33 кг/м ³, а прочность на сжатие 0,27 МПа.
  • Крыши. (ПЕНОПЛЕКС 35 или «Кровля»). Скатная или плоская кровля любого типа может быть утеплена с помощью этого вида пенополистирола. Он достаточно плотный (28 – 33 кг/м ³), чтобы создать эксплуатируемую крышу.
  • Загородные коттеджи, сауны, дома. (ПЕНОПЛЕКС 31 С или «Комфорт»). Универсальный утеплитель. Дома, кровля, стены и цоколи в небольших частных строениях – вот сфера его применения. Показатели плотности – 25-35 кг/м³, прочность – 0,20 МПа.

Вспененный полистирол занимает достойные позиции по популярности благодаря хорошим эксплуатационным показателям.

Теплоизоляционный материал стекловата

Известный не одному поколению строителей утеплитель сегодня претерпел некоторые видоизменения. Но, по сути, остался тем же материалом из расплавленной стекломассы. Песок и вторсырье стеклянного происхождения при температуре свыше 1400 °C  вытягиваются в тонкие волокна, которые формируются в небольшие пучки (при участии связующих компонентов), а затем нагреваются и прессуются в изделие, напоминающее войлок. К потребителю стекловата попадает в матах или рулонах и предназначается для утепления как горизонтальных, так и вертикальных поверхностей.

Она относится к категории минеральных материалов и по-прежнему выпускается в больших объемах, а это свидетельствует о востребованности и наличии значительного числа положительных характеристик, с которыми стоит познакомиться чуть ближе.

  • Хрупкость относится скорее к значительным недостаткам. Чтобы стекловата не разлеталась на составные части при работе, маты и полотна прошивают. Но от мелких разлетающихся во все стороны частиц никое армирование не спасет. Поэтому экипировка у работающего со стекловатой человека должна быть серьезной: хорошо закрывающая тело одежда, маска-респиратор, очки и перчатки.
  • Теплопроводность у материала низкая, но по сравнению с другими материалами аналогичного назначения, она считается высокой.
  • Стоимость стекловаты оставляет ее конкурентоспособной. За счет доступности она востребована, тем более что потери тепла она действительно снижает.
  • Удобство транспортировки и применения. Весят рулоны и маты с материалом мало и упаковки достаточно компактны, чтобы привезти весь объем для утепления дома одним разом. Настилать ее тоже несложно. Единственный нюанс – при утеплении вертикальных оснований она может выпадать из каркаса, потому что достаточно гибкая и малоупругая. Проблема решается сооружением направляющих с меньшим расстоянием, чем ширина мата. Резать по размеру материал легко.
  • Безопасность. Определенные неудобства и вред здоровью стекловата способна причинить только на этапе монтажа. Но при правильной организации труда неприятностей не случится. А после того, как материал заложен в основание и закрыт гипсокартоном, листами ДСП или другими отделочными материалами, никакого вреда человеку он не принесет.
  • Отсутствие грызунов. В силу специфики материала мыши и крысы не облюбуют этот утеплитель для создания в нем уютных нор.
  • Стекловата относится к негорючим материалам.
  • Звукоизоляция при ее применении тоже обеспечивается.

Таким образом, пользоваться стекловатой удобнее всего для утепления пола и перекрытий. Можно проявить сноровку и при отделке стен. Главным недостатком остается вредная пыль, неизбежная при нарезке и раскатке, но для некоторых потребителей небольшая стоимость с лихвой перекрывает этот минус.

Шлаковата

Продолжая разговор о минеральных утеплителях, стоит упомянуть и о шлаковате. Производят ее из доменного шлака. Так как это своего рода отход производства (при выплавке чугуна в доменных печах остается стекловидная масса), то затраты на ее изготовление невелики, а следовательно и цена на готовый утеплитель является вполне доступной.

Шлаковата способна хорошо блокировать тепло в помещениях, но недостатков и ограничений по использованию у нее достаточно, чтобы свести на нет небольшую стоимость и хорошую теплоизоляцию.

  • Итак, шлаковата боится влаги. Применять ее в ванных комнатах или на фасадах неоправданно. При этом она способна окислять различные металлические детали и конструкции, с которыми вступает в непосредственный и длительный контакт.
  • В довершение ко всему этому, она колется и требует применения специальной защиты во время работы. На ее фоне стекловата выглядит гораздо привлекательнее, поэтому шлаковата в современном строительстве применяется крайне редко.
Минеральный теплоизоляционный материал

Базальтовая, каменная, минеральная вата, роквул – под этими названиями чаще всего скрывается один и тот же материал.

  • Его волокна по размеру не уступают шлаковате, но они не доставляют дискомфорта при монтаже. Безопасность в применении – это одно из первых отличительных свойств этого утеплителя из разряда минеральных.
  • Коэффициент теплопроводности этого материала исчисляется от 0,077 до 0,12 Вт/метр-кельвин. Базальтовую вату называют самой лучшей по всем параметрам. Она не содержит дополнительных вредных для здоровья примесей, может выдерживать длительное воздействие крайне высоких и низких температур, удобна в применении.
  • И обычная каменная и базальтовая вата не поддаются горению. Волокна будут только плавиться, спекаться между собой, но не допустят дальнейшего распространения огня.
  • Утеплять каменной ватой можно любые здания, как при постройке с нуля, так и уже достаточно долго находящиеся в эксплуатации. Базальтовый утеплитель не нарушает микроциркуляцию воздуха, а значит, может применяться в тех строениях, где приточная вентиляция не функционирует должным образом.
  • Определенные неудобства для некоторых строителей могут возникнуть с необходимостью возведения фальшстены. Без нее выполнить укладку утеплителя не получится. Но на самом деле технология строительства очень проста, пространства «съедается» не так уж и много.
  • Материал экологически чистый, хорошо подходит и для утепления деревянных домов. Намокать ему категорически запрещается, поэтому гидроизоляционный слой должен быть выполнен по всем требованиям.
  • Рекомендуемая толщина теплоизоляционного материала для средней полосы составляет 15-20 см, в южных регионах достаточно 10 см слоя.
  • Каменная вата хорошо поглощает звук. Это достигается за счет того, что ее волокна располагаются хаотично, а между ними в большом количестве скапливается воздух. Такая структура прекрасно гасит звуки.
  • Описываемый утеплитель химически пассивен. Даже если он будет плотно соприкасаться с металлической поверхностью, то следов коррозии на ней не появится. Гниение и заражение грибками или плесенью каменной вате тоже не свойственно. Грызунов и других вредителей материал не привлекает.
  • Единственным действительно отрицательным моментом ее применения служит достаточно большая стоимость.

Характеристики теплоизоляционных материалов

Эковата

Эковата – это утеплитель, произведенный из макулатуры и различных остатков от изготовления бумаги и картона. Помимо этих компонентов добавляются в состав антисептики и довольно мощный антипирен. Он крайне необходим, ведь судя по тому, что 80% от материала составляет легковоспламеняющаяся целлюлоза, уровень горючести у такого теплоизоляционного изделия достаточно высок.

Эковата не лишена недостатков.

  • Один из них – это ее естественное уменьшение в объеме. Она способна оседать, теряя до 20% от первоначального уровня закладки. Чтобы этого не допустить, эковату используют с избытком. Создание «запаса» восполнит уменьшающийся во время эксплуатации объем.
  • Утеплитель довольно хорошо вбирает в себя влагу. Это напрямую влияет на способность сохранять тепло. Материалу  нужна  возможность отдавать влагу во внешнюю среду, поэтому теплоизоляционный слой должен быть вентилируемым.
  • Для того чтобы осуществить монтаж, потребуется специальное оборудование. Оно представляет собой устройство, которое с равномерной плотностью закачивает утеплитель, исключая его дальнейшую усадку. В связи с этим потребуется помощь наемных специалистов с опытом работы именно с этим видом утеплителя. Влажный способ нанесения, который предполагает такие сложности, открывает еще и перспективу перерыва в строительных работах, пока будет сохнуть эковата (от двух до трех суток).

Существует, конечно, методика сухого утепления, но более качественный результат все-таки у вышеописанного варианта монтажа. Если горизонтальные поверхности можно утеплить, не применяя специального оборудования, то создавая слой теплоизоляции на стенах, без него будет сложно обойтись. Появляется риск неравномерной усадки материала и создание неутепленных полостей.

  • Особенности самого материала не предполагают его самостоятельного (бескаркасного) использования, когда утепление осуществляется при помощи стяжки. В отличие от плит пенополистирола, эковата не обладает для этого достаточной прочностью.
  • Потребуется соблюдать значительные меры предосторожности при ее монтаже:
    • проводить работы вдали от открытого огня;
    • исключить соприкосновение материала с любым источником тепла, который может привести к тлению. То есть при утеплении поверхности рядом с каминной трубой или дымоходом, их потребуется отделить от утеплителя базальтовыми матами с покрытием из фольги или заграждениями из асбестоцемента.

Казалось бы, на фоне таких сложностей, можно сразу отказаться от применения эковаты, но ее положительные стороны для кого-то могут стать мощным стимулом к ее использованию.

  • Материал (даже при учете прибавки на усадку) довольно экономичен.
  • Такой утеплитель экологичен и безопасен для здоровья. Исключение может составлять материал, где в качестве антипирена применялась борная кислота или сульфаты аммония. В этом случае эковату будет отличать резкий и неприятный запах.
  • Она является бесшовным утеплителем, не имеющим мостиков холода. А это значит, что теплопотери в зимний период сократятся до минимума.
  • Материал стоит недорого, позволяя при этом получить хорошую теплоизоляцию.

В качестве звукоизолирующего материала эковата может посоревноваться со многими описанными выше материалами.

Пенополиуретан (ППУ)

Полиэфир с добавлением воды, эмульгаторов и активных реагентов, при воздействии катализатора, образуют вещество со всеми признаками и показателями хорошего теплоизолирующего материала.

Пенополиуретан обладает следующими характеристиками:

  • низкий коэффициент теплопроводности: 0,019 – 0,028 ВТ/метр-кельвин;
  • наносится методом распыления, создавая сплошное покрытие без мостиков холода;
  • легкий вес застывшей пены не оказывает давления на конструкцию;
  • простота применения без каких-либо крепежей дает возможность провести утепление поверхности с любой конфигурацией;
  • долгий срок службы, включающий в себя стойкость к морозам и жаре, любым атмосферным осадкам, гниению;
  • безопасность для человека и окружающей среды;
  • не разрушает металлические элементы конструкции, а напротив, создает для них антикоррозийную защиту.

Стены, пол и потолок – его применение доступно везде. ППУ будет держаться на стекле, дереве, бетоне, кирпиче, металле и даже на окрашенной поверхности. Единственное, от чего стоит защищать пенополиуретан – это от воздействия прямых лучей света.

Виды теплоизоляционных материалов

Рефлекторные теплоизоляционные материалы

Есть группа теплосберегающих материалов, работающих по принципу отражателей. Они функционируют довольно просто: сначала поглощают, а затем отдают назад полученное тепло.

  • Поверхность таких утеплителей в состоянии отразить более 97% дошедшего до их поверхности тепла. Это доступно за чет одного или пары слоев полированного алюминия.
  • Он не содержит примесей, а наносится на слой вспененного полиэтилена для удобства применения.
  • Тонкий на вид материал способен удивлять своими возможностями. Один или двухсантиметровый слой отражающего утеплителя создает эффект, сравнимый с использованием волокнистого изолятора тепла от 10 до 27 см толщиной. Среди наиболее популярных материалов в этой категории можно назвать Экофол, Пенофол, Пориплекс, Армофол.
  • Помимо тепло- и звукоизоляции такие утеплители создают пароизоляционную защиту (и часто применяются в этом качестве).

Вывод достаточно прост: идеального утеплителя не существует. В зависимости от средств, преследуемых целей и личных предпочтений (включая удобство в работе), каждый сможет выбрать для себя оптимальный материал для создания теплого и по-настоящему уютного дома. Но надо помнить, что при использовании на кровле каждого из вышеописанного утеплителя, требуется обязательная гидроизоляция теплоизоляционного материала.

Теплоизоляционные материалы: виды,описание,фото,свойства | Строительные материалы

Чтобы защитить жилье от теплопотерь и повышенной влажности, его покрывают различными типами утеплителей. Выбрать лучший из них очень сложно, ведь у каждого изделия собственные уникальные свойства и область применения. Теплоизоляционные материалы, которые применяются в современном строительстве, с одной стороны экологичны, с другой – удобны в монтаже. Изучив основные виды утеплителей, можно выбрать лучший теплоизоляционный материал, отвечающий именно вашим потребностям.

Содержание статьи

Основные виды утеплителей

Современные теплоизоляционные материалы для применения в строительстве и ремонте делятся на множество разновидностей: промышленные и бытовые, природные и искусственные, гибкие и жесткие теплоизоляционные материалы и т.д.

К примеру, по форме современная теплоизоляция разделяется на такие образцы, как:

  • рулоны;
  • листовой;
  • единичный;
  • сыпучий.

По структуре отличают следующие типы термоизоляции со своей уникальной особенностью:

  • волокнистые;
  • ячеистые;
  • зернистые.

По виду сырья выделяют такие изделия различного класса качества:

  1. Органические, природные или натуральные утеплители — это пробковая кора, целлюлозная вата, пенополистирол, древесное волокно, пенопласт, бумажные гранулы, торф. Эти виды строительных теплоизоляционных материалов применяются исключительно внутри помещения, чтобы минимизировать высокую влажность. Однако природные строительные термоизоляторы не огнеупорны.
  2. Неорганические теплоизоляционные материалы — горные породы, стекловолокно, пеностекло, минераловатные утеплители, вспененный каучук, ячеистые бетоны, каменная вата, базальтовое волокно. Хороший изолятор тепла из данной категории отличается высокой степенью паропроницаемости и огнестойкости. Особенно эффективно утепление изделием с гидрофобизирующими добавками.
  3. Смешанные — перлит, асбест, вермикулит и другие утеплители из вспененных горных пород. Отличаются наилучшим качеством и, разумеется, повышенной стоимостью. Это самые дорогие марки лучших теплоизоляционных материалов. Поэтому таким утеплителем покрывают помещения намного реже, чем более экономными материалами.

Если нужно сделать термическую изоляцию трубопровода в стене, то для этого применяются  специальные «рукава» повышенной плотности.

Определение лучшего изделия зависит не только от цены. Их выбирают по качественным характеристикам, эргономичным свойствам и экологичности.

Какие задачи решает теплоизоляционный материал

Теплоизоляция является одним из приоритетных направлений при строительстве, поскольку ее применение позволяет многократно повысить эксплуатационные характеристики зданий. Постройка с достаточным количеством утеплителя гораздо меньше промерзает зимой, что снижает затраты на его отопление. Также она менее склонна к перегреву летом, сохраняя внутри комфортную температуру, что экономит ресурс кондиционерного оборудования.

Наличие теплоизоляции дает возможность избежать резких скачков температуры в помещении. Это очень важно, если внутри помещений применяется чувствительный к этому параметру отделочный материал, к примеру, древесина или отдельные виды пластика, в том числе и ПВХ используемый для производства натяжных потолков. Отсутствие существенных колебаний температуры дает возможность убрать благоприятные условия для образования конденсата. Именно применение теплоизоляции исключает появление сырости и развития плесени. Конечно при условии, что влага не образовывается внутри помещения слишком интенсивно от других факторов или накапливается в результате отсутствия гидроизоляции между фундаментом и фасадными стенами.

Сырость на стенах приводит к отслаиванию отделочных материалов. Как следствие наблюдается срывание обоев, а также тяжелой керамической плитки. Переизбыток влаги от отсутствия достаточной теплоизоляции также приводит к расширению изделий из дерева. Как следствие наблюдается коробление напольного покрытия, деформация дверей, от чего они неплотно входят в дверную коробку, и так далее.

Стоит также отметить, что теплоизоляционные материалы помимо своего прямого предназначения обладают звукоизоляционными свойствами. Конечно, их эффективность не столь высока как у специализированных для этой цели покрытий, но вполне достаточная, чтобы уменьшить передачу громких звуков.

Применяемые теплоизоляционные материалы

Существует довольно широкий ассортимент предлагаемых на рынке материалов, которые могут применяться в качестве удачного утеплителя. Среди них оптимальный баланс между стоимостью и эффективностью имеют:
  • Минеральная вата.
  • Пенопласт.
  • Пенополистирол.
  • Пеноплекс.
  • Вспененный пенополиэтилен.
  • Пенополиуретан.

На какие параметры обращать внимание при выборе?

Выбор качественной теплоизоляции зависит от множества параметров. Берутся во внимание и способы монтажа, и стоимость, и другие важные характеристики, на которых стоит остановиться подробнее.

Выбирая самый лучший теплосберегающий материал, необходимо тщательно изучить его основные характеристики:

  1. Теплопроводность. Данный коэффициент равен количеству теплоты, которое за 1 ч пройдет сквозь 1 м изолятора площадью 1 м2, измеряется Вт. Показатель теплопроводности напрямую зависит от степени влажности поверхности, поскольку вода пропускает тепло лучше воздуха, то есть сырой материал со своими задачами не справится.
  2. Пористость. Это доля пор во всеобщем объеме теплоизолятора. Поры могут быть открытыми и закрытыми, крупными и мелкими. При выборе важна равномерность их распределения и вид.
  3. Водопоглощение. Этот параметр показывает количество воды, которое может впитать и удержать в порах теплоизолятор при прямом контакте с влажной средой. Для улучшения этой характеристики материал подвергают гидрофобизации.
  4. Плотность теплоизоляционных материалов. Данный показатель измеряется в кг/м3. Плотность показывает соотношение массы и объема изделия.
  5. Влажность. Показывает объем влаги в утеплителе. Сорбционная влажность указывает на равновесие гигроскопической влажности в условиях разных температурных показателей и относительной влажности воздуха.
  6. Паропроницаемость. Это свойство показывает количество водяного пара, проходящее за один час через 1 м2 утеплителя. Единица измерения пара – мг, а температура воздуха внутри и снаружи принимается за одинаковую.
  7. Устойчивость к био разложению. Теплоизолятор с высокой степенью биостойкости может противостоять воздействию насекомых, микроорганизмов, грибков и в условиях повышенной влажности.
  8. Прочность. Данный параметр свидетельствует о том, какое влияние на изделие окажет транспортировка, хранение, укладка и эксплуатация. Хороший показатель находится в пределах от 0,2 до 2,5 МПа.
  9. Огнеустойчивость. Здесь учитываются все параметры пожарной безопасности: воспламеняемость материала, его горючесть, дымообразующая способность, а также степень токсичности продуктов горения. Так, чем дольше утеплитель противостоит пламени, тем выше его параметр огнестойкости.
  10. Термоустойчивость. Способность материала сопротивляться воздействию температур. Показатель демонстрирует уровень температуры, после достижения которой у материала изменятся характеристики, структура, а также уменьшится его прочность.
  11. Удельная теплоемкость. Измеряется в кДж/(кг х °С) и тем самым демонстрирует количество теплоты, которое аккумулируется слоем теплоизоляции.
  12. Морозоустойчивость. Данный параметр показывает возможность материала переносить изменения температуры, замерзать и оттаивать без потери основных характеристик.

Во время выбора теплоизоляции нужно помнить о целом спектре факторов. Надо учитывать основные параметры утепляемого объекта, условия использования и так далее. Универсальных материалов не существует, так как среди представляемых рынком панелей, сыпучих смесей и жидкостей нужно выбрать наиболее подходящий для конкретного случая тип теплоизоляции.

Теплоизоляционные материалы виды и свойства

Керамзит — один из основных пористых заполнителей, использующихся в строительстве. Это прочный и легкий материал, имеющий плотность 250—800 кг/м. Керамзит выпускается в виде песка, гравия и щебня.

Керамзитовый гравий получают в результате обжига легкоплавких вспучивающихся глин при температуре около 1200°С. В результате образуются гранулы размером 5— 40 мм. Спекшаяся оболочка на поверхности гранулы придает ей прочность. В изломе гранула керамзита имеет структуру застывшей пены.

Керамзитовый песок имеет зерна до 5 мм, его получают при производстве керамзитового гравия в небольших количествах. Кроме того, его можно получить дроблением зерен гравия диаметром свыше 50 мм.

Шлаковая пемза — искусственный пористый заполнитель ячеистой структуры — получают из отходов металлургии — расплавленных доменных шлаков. При быстром охлаждении шлаков с помощью воздуха, воды или пара происходит их вспучивание. Образовавшиеся куски шлаковой пемзы дробят и рассеивают на щебень и песок.

Гранулированный шлак представляет собой мелкозернистый пористый материал в виде крупного песка с зернами размером 5—7 мм.

Вспученный перлит — сыпучий теплоизоляционный материал в виде мелких пористых зерен белого цвета, который получают при кратковременном обжиге гранул из вулканических водосодержащих стеклообразных пород. При температуре 950—1200°С из материала энергично испаряется вода, пар вспучивает и увеличивает частицы перлита в 10—20 раз. Вспученный перлит выпускается в виде зерен диаметром 5 мм или песка и применяется для производства легких бетонов, теплоизоляционных изделий и огнезащитных штукатурок. Для производства бетонов плотность вспученного перлита должна составлять 150—430 кг/м3, для теплоизоляционных засыпок — 50—100 кг/м3. Коэффициент теплопроводности равен 0,04—0,08 Вт/(мˑ°С).

Вспученный вермикулит — сыпучий теплоизоляционный материал в виде чешуйчатых частиц серебристого цвета, получаемый в результате измельчения и обжига водосодержащих слюд. При быстром нагреве вермикулит расщепляется на отдельные пластинки, частично соединенные друг с другом. В результате его объем увеличивается в 15—20 раз. Насыпная плотность вермикулита составляет 75—200 кг/м3.

Вспученный вермикулит используется для изготовления теплоизоляционных плит для утепления облегченных стеновых панелей и легких бетонов в качестве теплоизоляционной засыпки.

Топливные шлаки — пористые кусковые материалы, образующиеся в топке в качестве побочного продукта при сжигании антрацита, каменного и бурого угля и другого твердого топлива.

Аглопорит получают в результате спекания гранул из смеси глинистого сырья с углем. Спекание гранул происходит в результате сгорания угля. Одновременно с выгоранием угля масса вспучивается. Насыпная плотность аглопоритового щебня 300—1000 кг/м.

В настоящее время широкое распространение в строительстве получил керамзитобетон, из которого изготовляют однослойные и трехслойные панели.

Пенобетоны получают из смеси цементного теста с пеной (взбитой из канифольного мыла и животного клея или другого компонента), имеющей устойчивую структуру. После затвердения ячейки пены образуют бетон ячеистой структуры. Из пенобетона выпускают ряд изделий.

Газобетон получают из смеси портландцемента, кремнеземистого компонента и газообразователя (чаще всего алюминиевой пудры). Нередко в эту смесь добавляют воздушную известь или едкий натрий. Полученную смесь заливают в формы, для улучшения структуры подвергают вибрации и обрабатывают преимущественно в автоклавах. Изделия из газобетона формуют большого размера, а затем разрезают на элементы.

Гаэосиликат автоклавного твердения получают на основе известково-кремнеземистого вяжущего, с использованием местных материалов — воздушной извести, песка, золы, металлургических шлаков. В настоящее время дома, стены которых выполнены из газосиликата, получили широкое распространение в сельской местности.

Опилкобетон также используют для строительства домов. В его состав входит известково-цементное тесто, которое смешивают со смесью опилок с песком. Получаемый бетон состава — вяжущее: песок: опилки — (1:1,1:3,2) — (1:1,3:3,3) (по объему) является хорошим теплоизоляционным материалом.

Наиболее высокими теплоизоляционными характеристиками обладают теплоизоляционные пенопласты, применяемые для утепления стен, покрытий и других элементов жилых зданий. Они представляют собой пористые пластмассы, получаемые при вспенивании и термообработке полимеров. Под действием температуры происходит интенсивное выделение газов, вспучивающих полимер. В результате образуется материал с равномерно распределенными в нем порами. В ячеистых пластмассах поры занимают 90—98% объема материала, в то время как на стенки приходится 2—10%. Поэтому пенопласты очень легки. Кроме того, они не загнивают, достаточно гибки и эластичны. Недостаток теплоизоляционных полимеров — их ограниченная теплостойкость и горючесть.

Пенопласты подразделяются на жесткие и эластичные. В строительстве для изоляции ограждающих конструкций применяют жесткие. Пенопласты легко обрабатываются, им легко можно придать любую форму. Кроме того, их можно склеивать между собой и с другими материалами: алюминием, асбестоцементом, древесиной. Для склеивания применяют дифенольные каучуковые, модифицированные каучуковые и эпоксидные клеи.

Пористые пластмассы вырабатывают на основе полистирольных, поливинилхлоридных, полиуретановых, фенольных и карбамидных смол.

Полистирольный пенопласт(пенополистирол) является наиболее распространенным теплоизоляционным материалом, состоящим из спекшихся между собой сферических частиц вспененного полистирола.

Пенополистирол является твердой пеной с замкнутыми порами. Это жесткий материал, стойкий к действию воды, большинству кислот и щелочей. Существенный недостаток пенополистирола — его горючесть. При температуре 80°С он начинает тлеть, поэтому его рекомендуют устраивать в конструкциях, замкнутых со всех сторон огнестойкими материалами. Он используется в качестве утеплителя в слоистых панелях из железобетона, алюминия, асбестоцемента и пластика.

Пенополиуретан изготовляют жестким и эластичным. Полиуретановый поропласт выпускают в виде матов из пористого полиуретана с коэффициентом теплопроводности 0,04 Вт/(м°С) размером 2×1×(0,03—0,06) м, а также твердых и мягких плит плотностью 30—150 кг/м и теплопроводностью 0,022—0,03 Вт/(м’°С). Простота изготовления позволяет получать из этого материала плиты не только в заводских условиях, но и на стройплощадке. При специальных добавках пенополиуретан не поддерживает горения.

Мипора— пористый теплоизоляционный материал белого цвета, изготовляемый на основе мочевиноформаль-дегидного полимера. Мипору выпускают в виде блоков объемом не менее 0,005 м и коэффициентом теплопроводности 0,03 Вт/(м’°С) или плиток толщиной 10 и 20 мм. Мипора не является горючим материалом. При температуре 200°С она только обугливается, но не загорается. Однако она имеет малую прочность на сжатие и представляет собой гигроскопичный материал. Мипору применяют в виде легкого заполнителя каркасных конструкций или пустот, где нет требований к влагоустойчивости.

Пеноизол относится к новым высокоэффективным теплоизоляционным материалам и представляет собой застывшую пену с замкнутыми порами. В зависимости от введенных в него добавок он может быть жестким и эластичным. При использовании в качестве наполнителя тонко молотого керамзитового песка пеноизол становится трудно возгораемым теплоизоляционным материалом. До температуры 350°С он устойчив к воздействию огня, при температуре до 500°С не выделяет токсичных веществ, кроме углекислого газа. Пеноизол имеет хорошую адгезию к кирпичу, бетонным и металлическим поверхностям. Используется для утепления дачных домов, коттеджей, гаражей, ангаров, покрытий бассейнов.

Сотопласты выпускают в виде гофрированных листов бумаги, хлопчатобумажной или стеклянной ткани, пропитанной полимером и антипиреном. Сотопласты представляют собой регулярно повторяющиеся ячейки правильной геометрической формы (в виде пчелиных сот). Его используют в качестве утеплителя в трехслойных панелях из алюминия или асбестоцемента. При заполнении ячеек крошками из мипоры теплоизоляционные характеристики сотопласта повышаются. Применяют сотопласты в виде плит и блоков толщиной 350 мм.

Наиболее рациональными для строительства являются соты из крафт-бумаги, пропитанной фенолформальдегидной смолой с размерами сот 12 и 25 мм. Сотопласты, изготовленные из обычной бумаги и пропитанные мочевино-формальдегидной смолой, хрупки и ломки. При распиловке они сильно крошатся.

Алюминиевая фольга — один из эффективных утеплителей. В то же время она является хорошей воздухоизоляцией и пароизоляцией. В настоящее время промышленность цветной металлургии выпускает фольгу толщиной 0,005—0,2 мм. Алюминиевая фольга имеет блестящую серебристую поверхность с большой отражательной способностью. Большая часть потока лучистой теплоты, падающей на конструкцию, покрытую фольгой, отражается, благодаря этому уменьшаются теплопотери через ограждения и повышается их теплозащита.

Алюминиевая фольга для строительства выпускается в рулонах диаметром 8—43 см, толщиной полотна 0,005— 0,02 мм и шириной 10—460 мм.

Минеральная вата представляет собой теплоизоляционный материал, состоящий из тончайших стекловидных волокон, получаемых путем распыления жидких расплавов шихты из металлургических и топливных шлаков, горных пород типа доломитов, мергелей, базальтов. Длина волокон составляет 2—60 мм. Теплозащитные свойства минеральной ваты обусловлены воздушными порами, заключенными между волокнами. Воздушные поры составляют до 95% общего объема скелета минеральной ваты. Минеральная вата занимает ведущее положение среди неорганических теплоизоляционных материалов благодаря простоте производства, неограниченности сырьевых запасов, малой гигроскопичности и небольшой стоимости.

Недостаток минеральной ваты для тепловой изоляции состоит в том, что при хранении она уплотняется, комкуется, часть волокон ломается и превращается в пыль. Имеющая очень малую прочность, уложенная в конструкциях минеральная вата должна быть защищена от механических воздействий. Поэтому применение в строительстве находят изделия, выпущенные на ее основе, — маты, жесткие и полужесткие плиты.

Маты минераловатные прошивные применяются для теплоизоляции наружных ограждений, а также конструкций, температура которых не менее 400°С. Они имеют при плотности 100—200 кг/м коэффициент теплопроводности 0,052—0,062 Вт/(м’°С). Прошивные маты выпускаются длиной 2 м, шириной 0,9—1,3 м при толщине полотна 0,06 м. В строительстве используются прошивные маты на металлической сетке, на обкладке из стеклохолста, на крахмальном связующем с бумажной и тканевой обкладками.

Маты минераловатные на металлической сетке получают путем прошивки ковра из минеральной ваты на металлической сетке хлопчатобумажными нитками. Маты выпускаются плотностью 100 кг/м с коэффициентом теплопроводности около 0,05 Вт/(м’°С) и размером 3×0,5×0,05 м.

Минераловатные маты на обкладке из стеклохолста изготовляют прошивкой минераловатного ковра стекложгу-том, обработанным в мыльном растворе. Они выпускаются плотностью 125—175 кг/м с коэффициентом теплопроводности 0,044 Вт/(м’°С) размером 2×06×0,04 м и могут быть использованы для изоляции конструкций с температурой до 400°С. Минераловатные маты на крахмальном связующем с бумажной обкладкой выпускают плотностью 100 кг/м с коэффициентом теплопроводности 0,044 Вт/(м’°С) длиной 1—2 м, шириной 0,95—2 м, толщиной от 0,04 до 0,07 м с шагом в 0,01 м.

Теплоизоляционные полужесткие плиты на основе синтетического связующего используют для утепления строительных конструкций и др., в основном в качестве эффективной теплоизоляции покрытий и кровель, в том числе и шиферных. Их использование возможно во всех случаях, где исключается увлажнение и деформация утеплителя во время эксплуатации.

Полужествие плиты состоят из минерального волокна, пропитанного при распылении растворов фенолоспиртов с последующим охлаждением. Плиты марки ПП производят плотностью 100 кг/м с коэффициентом теплопроводности 0,046 Вт/(м’°С) длиной 1 м, шириной 0,5 м, толщиной 0,03; 0,04 и 0,06 м.

Полужесткие плиты на синтетическом вяжущем изготовляют из минераловатного ковра, пропитанного синтетическим связующим (например, карбамидными смолами) с последующей теплообработкой. Их выпускают плотностью 80—100 кг/м с коэффициентом теплопроводности 0,031—0,058 Вт/(м°С).

Жесткие минераловатные плиты на битумном связующем, имеющие коэффициент теплопроводности 0,042 Вт/(м°С), выпускаются размером 1×0,5×0,06 м. Они имеют низкую гигроскопичность, высокую водостойкость и мало подвержены поражению грибками и насекомыми.

Жесткие минераловатные плиты типа ПЭ на синтетическом связующем имеют коэффициент теплопроводности 0,04 Вт/(м’°С) и выпускаются размером 1×0,05×0,06 м. Они обладают повышенной прочностью и могут использоваться для утепления совмещенных кровель и крупнопанельных ограждающих конструкций.

Минераловатные мягкие плиты называют минеральным войлоком. Его выпускают в виде рулонов, упакованных в жесткую тару или водонепроницаемую бумагу. Полотнища минерального войлока выпускают длиной 1; 1,5 и 2 м, шириной 0,45; 0,5 и 1 м, толщиной 0-,05—0,1 м с шагом в 0,01 м. Мягкие минераловатные плиты на битумном связующем используют для утепления строительных конструкций. Серьезным их недостатком является способность войлока уплотняться при незначительных нагрузках, в первую очередь от собственного веса. При этом происходит резкое увеличение плотности, иногда вдвое, что приводит к снижению его теплозащитных качеств.

Строительный войлок получают из низкосортной шерсти животных, к которой добавляют растительные волокна и крахмальный клейстер. Полученные полотнища пропитывают 3%-ным раствором фтористого натрия для защиты от повреждения молью и высушивают. Строительный войлок — хороший утепляющий и звукоизоляционный материал, используется при штукатурке стен и потолков, утепления зазоров между дверными или оконными коробками и стеной.

Стеклянная вата является теплоизоляционным материалом, получаемым вытягиванием расплавленного стекла и состоящим из шелковистых, тонких, гибких стеклянных нитей белого цвета.

Маты из стекловолокна на синтетической связке плотностью 350 кг/м3 с коэффициентом теплопроводности 0,045 Вт/(м°С) выпускают длиной 1—1,5 м, шириной 0,5; 1; 1,5 м, толщиной 0,03—0,06 м.

Базальтовое супертонкое стекловолокно БСТВ является высокоэффективным теплоизоляционным материалом, обладающим малой плотностью 17—25 кг/м3 и коэффициентом теплопроводности 0,027—0,036 Вт/(м’°С). Из него изготовляют маты, обладающие хорошей теплозащитой и звукоизоляцией.

Пеностекло представляет собой материал, изготовляемый из стекольного боя или кварцевого песка, известняка, соды, т.е. тех же материалов, из которых производят различные виды стекол. Пеностекло образуется в результате спекания порошка стеклобоя с коксом или известняком, которые при высокой температуре выделяют углекислый газ. Благодаря этому в материале образуются крупные поры, стенки которых содержат мельчаший замкнутые микропоры. Двоякий характер пористости позволяет получить пеностекло, имеющее в зависимости от плотности низкий коэффициент теплопроводности 0,058— 0,12 Вт/(м°С). Оно обладает водостойкостью, морозостойкостью, несгораемостью и высокой прочностью. Пеностекло используют для утепления стен, перекрытий, кровель, для изоляции подвалов и холодильников.

Цементный фибролит является хорошим теплоизоляционным материалом, состоящим из смеси тонких древесных стружек длиной 20—50 см (древесной шерсти), портландцемента и воды. Полученную массу формуют, подвергают тепловой обработке и разрезают на отдельные плиты. Древесные стружки, приготовленные из неделовой древесины хвойных пород на специальных станках, выполняют в плитах роль армирующего каркаса. Цементно-фибролитовые плиты выпускают марками по плотности М 300, 350, 400 и 500 с коэффициентом теплопроводности 0,09—0,12 Вт/(м°С), длиной 2—2,4 м и шириной 0,5— 0,55 м и толщиной 5; 7,5 и 10 см.

Арболит изготовляют из смеси портландцемента, дробленой стружки и воды.

Древесно-стружечные плиты изготовляют в результате прессования специально подготовленных стружек с жидкими полимерами. Стружки изготовляют на станках из неделовой древесины, используя отходы фанерного и мебельного производства. Плиты представляют своего рода слоистую конструкцию, средний слой которой состоит из толстых стружек толщиной около 1 мм, а наружные слои из тонких стружек толщиной 0,2 мм. Для обеспечения биостойкости плит в массу из стружек и полимеров вводят антисептик (буру, фтористый натрий и др.), а также антипирены и гидрофобизирующие вещества. Применение гидрофобизаторов позволяет уменьшить набухание плит под действием влаги воздуха.

Плиты снаружи отделывают полимерными пленочными материалами, бумагой, пропитанной смолой, что также защищает их от увлажнения и истирания. Иногда поверхность плит покрывают водостойкими лаками.

Древесно-стружечные плиты выпускают различной плотности от 350 до 1000 кг/м3. Плиты средней (510— 650 кг/ ) и высокой (660—800 кг/м) плотностей используют в качестве конструкционного и отделочного материала, а малой плотности (350 кг/м) — как теплоизоляционный, а также звукоизоляционный материал. Плиты изготовляют длиной 1,8—3,5 м, шириной 1,22—1,75 м, толщиной 0,5—1 см.

Древесно-волокнистые плиты изготовляют из древесины или растительных волокон, получаемых из отходов деревообрабатывающих производств, неделовой древесины, а также костры, камыша, хлопчатника. Наибольшее распространение получили плиты на основе древесных отходов. Древесно-волокнистые плиты выпускают различной плотности — от 250 до 950 кг/м3. Твердые плиты (плотностью больше 850 кг/м) применяют для устройства перегородок, подшивки потолков, настилки полов, изготовления полотен и встроенной мебели.

Изоляционные древесно-волокнистые плиты плотностью до 250 кг/м с коэффициентом теплопроводности 0,07 Вт/(м’°С) используют для тепло- и звукоизоляции помещений. Они имеют длину 1,2—3 м, ширину 1,2— 1,6 м, толщину 0,8—2,5 мм.

Оргалит представляет собой теплоизоляционные древесно-волокнистые плиты из измельченной и химически обработанной древесины. При плотности 150 кг/м3 они имеют коэффициент теплопроводности 0,055 Вт/(м’°С) и используются для теплоизоляции стен, кровель и т.д.

Торфяные изоляционные плиты изготовляют прессованием из малоразложившегося торфа, имеющего волокнистую структуру. Торфяные плиты выпускают плотностью 170 и 250 кг/м с коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии 0,06 Вт/(м’°С), длиной 1 м, шириной 0,5 м, толщиной 30 мм и используют для изоляции ограждающих конструкций зданий.

Асбестовый картон получают из асбеста 4-го и 5-го сортов, каолина и крахмала. Его изготовляют на листо-формовочных машинах в виде листов длиной и шириной 0,9—1 м, толщиной 2—10 мм. Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии равен 0,157 Вт/(м’°С).

Опилки древесные получают в результате обработки древесины, в мебельном производстве, при распиловке. Опилки плотностью около 150 кг/м используют в качестве утепляющей засыпки, а также для производства арболита, ксилолита, при изготовлении опилкобетона и других строительных материалов.

Пакля представляет собой коротковолокнистый материал, получаемый из отходов пеньки и льна, имеет плотность 160 кг/м, коэффициент теплопроводности 0,047 Вт/(м°С) и применяется для конопатки стен и зазоров оконных коробок.

Гипсовые плиты для перегородок огнестойки, обладают высокими звукоизоляционными качествами, в них легко забиваются гвозди. Плиты применяются для перегородок в помещениях с относительной влажностью не более 70%. Гипсовые перегородки выпускают сплошными и пустотелыми, длиной 0,8—1,5 м, шириной 0,4, толщиной 80, 90 и 100 мм.

Гипсокартонные листы представляют собой отделочный материал, изготовленный из строительного гипса, армированного растительным волокном. Поверхность листов с обеих сторон оклеена картоном. Сухая штукатурка легко режется, не горит, хорошо прибивается гвоздями. Гипсокартонные листы лопаются при изгибе. Как и все изделия на основе гипса они разрушаются под действием влаги.

Сухая штукатурка выпускается листами длиной 2,5— 3,3 м, шириной 1,2 м, толщиной 10—12 мм и применяется для внутренней отделки помещений. Ее приклеивают к поверхности стен и потолков специальными мастиками. Швы между листами заделывают безусадочной шпатлевкой.

Гипсобетонные камни являются местным строительным материалом, их применяют для наружных стен малоэтажных зданий в районах, где нет других эффективных стеновых материалов.

Гипсобетон изготовляют на основе строительного, высокопрочного гипса или гипсоцементно-пуццоланового вяжущего. В его состав вводят пористые заполнители — керамзитовый гравий, топливные шлаки, а также смесь из кварцевого песка и древесных опилок. В зависимости от заполнителя гипсобетон имеет плотность 1000—1600 кг/м. Из него изготовляют сплошные и пустотелые плиты перегородок.

Теплоизоляционные материалы. Основные понятия — Доктор Лом

На сегодняшний день известны 3 способа передачи тепла:

1. Конвекция

это передача тепла за счет перемещения материи, например воздуха или воды. Таким образом тепло передается в жидких и газообразных средах. Зимой воздух в наших помещениях нагревается более менее равномерно благодаря естественной конвекции, ну и когда вода течет по трубам отопления — это тоже конвекция, чаще принудительная.

2. Теплопроводность

передача тепла внутри материи, подобная передаче электрического тока в проводниках. Все пользуются электричеством, но четкой теории, объясняющей, как передается ток в проводниках, пока нет. Тоже самое можно сказать и про теплопередачу. И еще, хорошие проводники электрического тока являются хорошими проводниками тепла и, соответственно, плохими теплоизоляторами. И наоборот, чем выше электрическое сопротивление материала, тем лучше его теплоизоляционные свойства. Чтобы отопительные батареи лучше отдавали тепло их делают из металлов, а чтобы батареи выглядели лучше, их красят белой краской и тем самым ухудшают их теплопроводность, впрочем это отдельная тема.

3. Радиация

(инфракрасное излучение) — передача тепла за счет изменения формы материи из корпускулярной в волновую. Про радиацию знают все, а с объяснением природы радиации дело обстоит еще хуже, чем с природой теплопроводности или электричества. Излучать тепло могут все тела, и живые и неживые.

Возможно также, что существуют и другие способы передачи тепла, которые пока не то что не объяснены, но даже не открыты.

Для того, чтобы тепло передавалось любым из вышеперечисленных способов, нужна разница температур.

Температура

физическая величина, которую знают даже дети, но никто просто объяснить не может. Определение температуры как «скалярной физической величины, характеризующей приходящуюся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия» или «величины, обратной изменению энтропии системы при добавлении в систему единичного количества теплоты» мало что проясняет, хотя второе определение, на мой взгляд, более точно выражает физическую сущность температуры. Другими словами если бы не было разницы температур, о температуре никто никогда не узнал. Но так как разница температур все-таки есть и часто, по человеческим меркам, немалая, то возникает потребность в теплоизоляции. А чтобы определить свойства теплоизоляции используется:

Коэффициент теплопроводности λ

это количество тепла, проходящего через вещество толщиной 1 м и площадью 1 м2 за 1 час при разнице температур на входе и на выходе в 10оC. Например, зимой поверхность стены в помещении — это вход, а поверхность стены на улице — это выход, летом — наоборот. Измеряется коэффициент теплопроводности в Вт/(м*К) или Вт/(м*С).

Толщина теплоизоляции

самый простой и самый понятный термин. Любой существующий строительный материал обладает теплоизоляцией, даже полнотелый кирпич и бетон, поэтому толщина несущих конструкций зданий рассчитывается не только с учетом нагрузок, но и с учетом теплопроводности. Раньше считалось, что кирпичная стена толщиной в 51 см не нуждается в дополнительной теплоизоляции, но теперь это мнение во многих странах СНГ пересмотрено.

Плотность теплоизоляционного материала

чем ниже плотность материала, тем выше его теплоизолирующие свойства. Любой материал с плотностью ниже 400 кг/м3 можно считать теплоизоляционным материалом, кроме того такой материал может выполнять некоторые конструктивные функции. Самые лучшие теплоизоляторы имеют плотность 10-50 кг/м3, но такие материалы использоваться как конструктивные элементы не могут.

Количество тепла, передающегося конвекцией, теплопроводностью или радиацией, зависит от различных факторов. Так, например, чем выше температура тела, и чем более тело является черным, тем больше тепла передается радиацией. Подробности изложены в законе Стефана — Больцмана. Количество тепла, передаваемого конвекцией и теплопроводностью, зависит от количества щелей в окнах и дверях, частоты открывания окон и дверей, силы ветра за окном, влажности воздуха и еще десятков факторов. Поэтому трудно точно определить, какое именно количество тепла передается каждым из способов из нашего с таким трудом обогретого жилья бездушной холодной улице. Ну а если приблизительно, то около 20-50% тепла уходит из наших квартир с радиацией, 60-20% при конвекции. Открывание дверей для входа или выхода в дом и наличие щелей в стенах потолках, полах, окнах и дверях тоже приводит к конвекции. Около 20-40% тепла уходит из наших квартир из-за теплопроводности. Максимально снизить конвекцию помогают современные окна и двери, при минимуме щелей около 40-50% тепла уходит с радиацией около 30-40% в результате теплопроводности и около 15-25% в результате конвекции. Большинство простых теплоизоляционных материалов рассчитаны на снижение теплопотерь при передаче тепла теплопроводностью. В гражданском строительстве теплоизоляция используется для стен, полов и потолков, то есть практически для всех элементов конструкций. Также теплоизоляция используется для трубопроводов, но это не наша тема.

На сегодняшний день человечеству известны следующие

Виды теплоизоляционных материалов — веществ:

1. Вакуум

Это самый лучший и надежный теплоизоляционный материал, точнее будет сказать, что полное отсутствие материала и даже материи гарантирует максимально возможную теплоизоляцию. Именно такая теплоизоляция часто применяется в термосах и иногда при изготовлении стеклопакетов. Тем не менее даже через вакуум тепло может передаваться. В вакууме нет материи и соответственно не возможна теплопроводность и конвекция, а вот излучение проходит даже через вакуум. С одной стороны это плохо, так как выходит, что идеальной теплоизоляции не существует, а с другой стороны хорошо, потому как солнце нас греет благодаря только этому способу теплопередачи. Главный недостаток вакуума — это цена, как ни парадоксально это звучит. Дело в том, что для получения вакуума требуется дорогостоящее оборудование.

2. Воздух

Самый лучший после вакуума теплоизолятор. Главные достоинства воздуха — самая низкая (после вакуума) теплопроводность, абсолютная доступность, абсолютная бесплатность и абсолютная простота использования. Именно поэтому воздух входит в состав всех ныне используемых теплоизоляционных материалов и чем воздуха в материале больше, тем материал лучше. Поэтому, когда Вы покупаете теплоизоляционный материал, то платите в-основном за воздух, как ни обидно это осознавать. Но ничего странного в этом нет, дело в том что у воздуха, как у теплоизолятора, есть несколько больших недостатков — слишком ненадежный элемент, нагрелся — поднялся, остыл — опустился, или говоря по-научному — конвекция. Кроме того, теплопроводность воздуха очень сильно зависит от влажности. Чем выше процент влаги в воздухе, тем хуже его теплоизоляционные свойства, а при очень высокой влажности воздух из теплоизолятора превращается в теплоноситель. Борьбе с конвекцией и насыщением воздуха влагой и посвящены разработки теплоизоляционных материалов.

3. Металл

Как уже говорилось, металлы обладают самой высокой теплопроводностью, но при этом и самым высоким коэффициентом отражения тепловой радиации, поэтому металлы никогда не используются как самостоятельный теплоизолятор, а только в качестве вспомогательной теплоизоляции, в тех же термосах и в комбинированных теплоизоляционных материалах (чаще всего алюминий).

Все. Больше никаких теплоизоляционных материалов — веществ, известных человеку, нет, а вот теплоизоляционных материалов, содержащих в той или иной форме воздух, или комбинированных материалов — огромное множество и когда речь заходит о теплоизоляционных материалах, то имеются в виду материалы — контейнеры воздуха. Теплоизоляционные материалы — вещества придуманы довольно давно, теософы утверждают, что отцом, ученые, что матерью, но как бы то ни было, патента на изобретение или на использование ни у кого нет, а потому всеми этими материалами можно свободно пользоваться. Например, когда Вы заказываете окна со стеклопакетами, то обращать внимание нужно на толщину воздушной прослойки между стеклами, а не на количество и хитроумность камер в профиле. Казалось бы, очевидный факт — чем больше расстояние между стеклами, тем лучше общая теплоизоляция окна — но девочки, занимающиеся оформлением заказов, поверить в это не могут. Или еще пример, если Вы зашиваете старую стену гипсокартоном, пластиковыми панелями, панелями МДФ или любым другим материалом, то кроме преследуемых эстетических целей Вы абсолютно бесплатно получаете дополнительную теплоизоляцию. Правда, если на старой стене есть трещины и щели, пропускающие воздух, то их нужно предварительно заделать, иначе толку от такой теплоизоляции будет не много, конвекция и изменяющаяся влажность воздуха сведут на нет такое утепление. Впрочем и при использовании платных теплоизоляционных материалов дефекты стены заделывать все равно придется.

Виды теплоизоляционных материалов — контейнеров воздуха:

1. Теплоизоляция из минерального сырья.

Минеральная вата

называется так потому, что по структуре напоминает обычную целлюлозную вату. Видов минеральной ваты несколько: стекловата — производится из песка, каменная вата — производится из горных минералов (базальты, мергели, доломиты и др.), шлаковата — производится из расплавов доменного шлака. Главные достоинства таких утеплителей — высокая огнестойкость плюс относительно низкая цена (минералов в Земле много, а песка и подавно). Главные недостатки — возможная опасность для здоровья и низкая влагостойкость. При работе с такими утеплителями необходимо использовать перчатки, очки и даже респиратор. Тот, кто работал с советской стекловатой, знает, какая это гадость, и хотя современная стекловата не такая «колючая», но пользы для здоровья от нее по-прежнему не много, в Германии, например, минеральная вата уже не используется. При использовании таких утеплителей следует дополнительно защищать их поверхность полиэтиленовой пленкой для пароизоляции.

Пеностекло

также изготавливается из песка, но по структуре ближе к пенопласту. Главные достоинства — прочность, высокая огнестойкость, высокая влагостойкость (паронепроницаемость), высокая экологичность. Главный недостаток высокая цена.

Газонаполненные бетоны (пенобетон, газобетон, ячеистый бетон) и бетоны с легкими наполнителями

(шлакобетон, керамзитобетон, перлитобетон и др.). Главные достоинства таких материалов — высокая огнестойкость и то, что они могут использоваться как конструктивные материалы для стен. Главный недостаток — низкая водостойкость.

Для утепления полов часто используется насыпная теплоизоляция из керамзита, получаемого обжигом легкоплавкой глины, вспученного перлита, вспученного вермикулита и др., а также газонаполненные шлаки, остающиеся после выплавки металлов. Главное достоинство таких материалов — низкая цена. Главные недостатки — низкая водостойкость и возможность усадки.

2. Теплоизоляция из полимеров

Производятся такие материалы в-основном из газа или нефти. Наиболее известные представители таких теплоизоляционных материалов — пенопласт, экструдированный пенополистирол (более плотный пенопласт), пенополиэтилен, и пенополиуретан (большинство потребителей знают этот материал, как монтажную пену, или как поролон, который, действительно, является одним из видов пенополиуретана, но в качестве строительной теплоизоляции не используется из-за короткого срока службы). Главное достоинство таких теплоизоляционных материалов — высокая влагостойкость.

3. Теплоизоляция из натуральных растительных материалов

Самый древний, самый экологически чистый и на сегодняшний день самый дорогой вид теплоизоляции. Деревянные стены, полы, потолки, пробковое или бамбуковое покрытие и даже обычная вата, которую бабушки засовывают на зиму между оконными рамами — основные представители теплоизоляции из натуральных растительных материалов. Главные недостатки — подверженность горению и гниению, а также низкая влагостойкость. Чтобы повысить влагостойкость, такие материалы подвергаются обработке водостойкими пропитками или финишной обработке лаками или красками. А еще выпускают пробковую подложку под ламинат и паркетную доску, пропитанную битумом или прорезиненную.

4. Теплоизоляция с использованием натуральных растительных материалов

Древесно-волокнистные и древесно-стружечные плиты низкой плотности используются в-основном как теплоизоляционные материалы. Недостатки у плит такие же как и у теплоизоляции из натуральных растительных материалов плюс сомнительная экологичность (при изготовлении плит используются клеи и смолы). Для повышения влагостойкости такие материалы также подвергаются обработке водостойкими пропитками.

А чтобы было еще веселее, производители выпускают теплоизоляционные материалы под своими торговыми марками, описать которые практически невозможно, упомяну наиболее популярные.

Таблица 1. Виды теплоизоляции.











Тепло- изоляция

Виды

Торговые марки

Применение

Ориентиро- вочная цена, $/м2

Огне стойкость

Водопогло-щение, % от объема

Плотность, кг/м3

Тепло- проводность, Вт/м·К

1. Из минераль-ного сырья

Стекловата

Isover
Ursa
Knauf
Утеплит

Внутренняя теплоизоляция
стен, потолков,
кровли, вентилируемых фасадов, возможно использование
для утепления
полов по лагам

1.2 — 1.5
1.2 — 1.5
1.2 — 1.5
0.9 — 1.2

НГ

20-30

11
11
11
10 и 12
0.038 — 0.047

Базальтовая вата

Rockwool
Izobox Light
Izovol
Термобазальт

Внутренняя теплоизоляция
стен, потолков,
кровли, полов, вентилируемых фасадов

2.5 — 10
2.0 — 2.3
2.3 — 2.6
2.3 — 8

НГ

30 — 20
30
25
30 — 12

20 — 60
25
35
30 — 180

0.038 — 0.05

Пеностекло

Foamglass
Нео Тим
и др.

Теплоизоляция
стен, потолков
кровли

27-33

НГ

2

180-200

0.037 — 0.044

2. Из полимеров

Пенопласт

ПСБ-15
ПСБ -25
ПСБ-35
ПСБ-50
Пеноплекс

Теплоизоляция
стен, потолков,
кровли, возможно использование
для утепления
полов по лагам

0.9 — 1.1
1.4 — 1.7
2.1 — 2.3
2.7 — 3
2.1 — 2.3

Г1-Г2

3
2
2
2
2

10-11
20-25
30-35
45-50
30-35
~0.042
~0.039
~0.037
~0.035
~0.037

Пенополи-этилен

Изолон, Izoflex, Izopor, Verdani и др.

В качестве подложки под ламинат и паркетную доску

0.5 — 3

Г1-Г2

<1

25 — 200

0.038 — 0.045

Пенополи-уретан (ППУ)

Промышлен-ный

бытовой (баллончики)

Наносится напылением на любые поверхности

15-30

Г1-Г2

1-3

до 30

25-80

15-25

0.027-0.035

3. Из расти-тельных материалов

пробка

Parkolag
Kraiburg
Maestro и др.
Внутренняя теплоизоляция
стен, потолков, кровли, полов

3-11

Г3-Г4

<1

110-3200.035-0.045

3. С использо-ванием расти-тельных материалов

целлюлозная вата

Эковата

Теплоизоляция стен выдуванием или вручную

~0.5$ /кг

Г1-Г2

до 50

35-650.032-0.041

Мягкие ДВП

М-1, М-2, М-3, М-4, М-12, М-20 и др.Теплоизоляция
стен, потолков, кровли, полов

2-5

Г3-Г4

до 50

100-4000.06 — 0.08

Примечания:

1. Теплоизоляционные материалы выпускаются разной толщины. Необходимая толщина теплоизоляции определяется теплотехническим расчетом.

2. Теплоизоляционные материалы, которые чаще используются как конструктивные элементы, в таблице не даны. Для таких материалов первостепенным является расчет на нагрузки.

3. Для основных теплоизоляционных материалов Цена за 1 м2 дана для толщины 50 мм.

4. Большинство теплоизоляционных материалов могут выпускаться как в простом виде, так и в комбинированном — с алюминиевой пленкой.

Разница между горячими и холодными изоляционными материалами

Трудно сделать выбор между покупкой горячих или холодных изоляционных материалов, не зная по-настоящему обе стороны истории. Обе формы изоляционных материалов в конечном итоге сэкономят вам деньги, но очень важно определить, какой из них является наиболее практичным и рентабельным для вашей системы трубопроводов.

Есть вопросы, которые нужно задать при выборе утеплителя. На вершине этого дерева решений находится самый важный: тепло или холодно ли изолируемое оборудование или трубопровод? После ответа на этот вопрос возникает следующий вопрос: интерьер или экстерьер? Ответ на эти два вопроса даст толчок процессу принятия решения при выборе изоляции.

Горячие изоляционные материалы

Съемная изоляция специально разработана для изоляции систем трубопроводов, транспортирующих газ и вещества при высоких температурах.Материалы, из которых изготовлена ​​изоляция, предотвращают перегрев труб и сохраняют тепло внутри трубы. Это помогает сократить счета за электроэнергию для вашего объекта, экономя ваши деньги в долгосрочной перспективе.

Итак, какие материалы используются в условиях, когда требуется горячая изоляция? Ну, это зависит от целевого назначения изолируемой трубы. Существует обширный список материалов для различных целей. Ниже приведены 3 распространенных материала:

  • Cray Flex: этот материал обладает высокой термической, термостойкостью и химической стойкостью, при этом производится из высококачественного сырья.
  • Минеральная вата на полимерной связке: Используемая как для холодной, так и для горячей изоляции, минеральная вата на полимерной связке обладает высокой термической, химической и термостойкостью с непревзойденной стабильностью размеров.
  • Стекловолокно со спиральной намоткой: этот тип стекловолокна сложно установить, но он чрезвычайно недорог для горячей изоляции. Он поддерживает необходимую температуру транспортируемого содержимого и обеспечивает сохранение избыточного тепла в системе трубопроводов.

Самая важная часть при выборе горячего изоляционного материала — это понимание максимальной температуры, которую будет покрывать изоляция.Компоненты с температурой ниже 350 ° F могут быть покрыты готовым формованным стекловолокном. Когда компоненты имеют температуру около 1000 ° F или выше, обычно требуется изоляция из диоксида кремния или керамики. При выборе и установке изоляции для горячих компонентов очень важно придерживаться рекомендаций производителя.

Холодные изоляционные материалы

Так же, как и горячие изоляционные материалы, некоторые материалы, используемые для производства холодной изоляции, различаются в зависимости от системы труб, которые они изолируют.Следовательно, материалы, используемые для горячей или холодной изоляции, зависят от настройки конкретной системы трубопроводов. Два распространенных материала, используемых для изоляции холода:

  • Пенополиуретан: идеально подходит для работы с веществами с низкой теплопроводностью и веществами с температурами ниже нуля. Пенополиуретан также обеспечивает низкое дымовыделение и низкую проницаемость для водяного пара.
  • Резиновая пена: Резиновая пена также часто рекомендуется для контроля конденсации, поскольку технология с закрытыми ячейками очень устойчива к парам влаги.

При использовании охлаждающей изоляции сохранение холода так же важно, как и отвод тепла. На трубах с охлажденной водой используется много типов изоляции. Два самых популярных — пеностекло и резиновая изоляция или Armaflex. Хотя с ними немного сложнее работать, чем с предварительно формованным стекловолокном, при правильной установке эти материалы отлично справляются с задачей предотвращения конденсации и потери энергии.

В чем разница?

Разница между горячими и холодными изоляционными материалами сводится к нескольким вещам.Во-первых, материалы, используемые в покрытиях для горячей изоляции, не требуют барьера для водяного пара, который необходим системе холодной изоляции для правильного функционирования. Барьер для водяного пара помогает предотвратить разложение металла, которое может произойти со временем.

Накопление конденсата происходит в холодных системах, поэтому для решения этой проблемы требуется изгибаемая или гибкая изоляция. Следовательно, типы металла, стекловолокна, пенопласта и других материалов, используемых для тепловых мостиков в холодной изоляции, намного более гибкие и пластичные, чем те, которые используются в горячих изоляционных материалах.

Наконец, в холодоизоляции необходима структура с закрытыми ячейками, чтобы избежать капиллярного впитывания. Материал в высокотемпературной изоляции пропускает воду, потому что тепло вызывает испарение влаги. Однако в системе холодной изоляции вода не испаряется. Закрытая ячеистая структура холодного изоляционного материала помогает предотвратить эту проблему.

Завершение

После того, как изоляция выбрана, необходимо выбрать внешнюю оболочку. Когда изоляция установлена ​​должным образом и согласно рекомендациям производителя, покрытие обычно выбирается для окружающей среды, в которой оно будет находиться, а не для горячего или холодного типа, которое оно изолирует.Для внутренних компонентов, по которым нельзя наступать или подвергаться частым повреждениям, обычно используется ПВХ или силикон. Для труб, которые могут подвергаться частым повреждениям, можно использовать металл или более толстый ПВХ.

5 распространенных теплоизоляционных материалов

Прежде чем решить, какой изоляционный материал, по вашему мнению, подходит именно вам, необходимо учесть несколько моментов. Каковы R-ценность, цена, звукоизоляционные свойства и воздействие на окружающую среду? Вот список из 5 наиболее часто используемых изоляционных материалов и того, что они могут для вас сделать.

Минеральная вата
Минеральная вата покрывает довольно много типов изоляции. Это может относиться либо к стекловате, которая представляет собой стекловолокно, произведенное из переработанного стекла, либо к минеральной вате, которая является типом изоляции, сделанной из базальта. Минеральную вату можно купить в ватном или сыпучем виде. Большинство минеральной ваты не имеют добавок, которые делают ее огнестойкой, что делает ее непригодной для использования в условиях сильной жары. Минеральная вата имеет R-ценность от R-2,8 до R-3.5.

Стекловолокно
Стекловолокно — чрезвычайно популярный изоляционный материал. Одно из его ключевых преимуществ — ценность. Изоляция из стекловолокна имеет более низкую установленную цену, чем многие другие типы изоляционных материалов, и для эквивалентных характеристик R-Value (то есть термического сопротивления), как правило, является наиболее экономичным вариантом по сравнению с системами изоляции из целлюлозы или напыляемой пены. Стекловолокно способно минимизировать теплопередачу благодаря тому, как оно изготовлено, эффективно вплетая тонкие пряди стекла в изоляционный материал.При установке стекловолокна необходимо надевать необходимое защитное оборудование, так как образуется стеклянный порошок и крошечные осколки стекла, которые потенциально могут вызвать повреждение глаз, легких и кожи. Стекловолокно — превосходный негорючий изоляционный материал со значением R в диапазоне от R-2,9 до R-3,8 на дюйм.
Полистирол
Полистирол — это водостойкая термопластичная пена, которая является отличным звуко- и температурным изоляционным материалом. Он бывает двух типов: вспененный (EPS) и экструдированный (XEPS), также известный как пенополистирол.Более дорогой XEPS имеет R-значение R-5,5, а EPS — R-4. Утеплитель из полистирола имеет уникально гладкую поверхность, которой нет ни в одном другом изоляционном материале. Он используется как в жилых, так и в коммерческих помещениях. Изоляция из полистирола очень жесткая, в отличие от своих более пушистых собратьев. Обычно пену создают или разрезают на блоки, что идеально подходит для утепления стен.

Целлюлоза
Целлюлоза — очень экологичная форма изоляции. Он на 75-85% состоит из переработанного бумажного волокна, обычно газетной бумаги, бывшей в употреблении.Остальные 15% — это антипирен, такой как борная кислота или сульфат аммония. Из-за компактности материала целлюлоза практически не содержит кислорода. Отсутствие кислорода в материале помогает свести к минимуму ущерб, который может вызвать пожар. Таким образом, целлюлоза, возможно, не только одна из самых экологически чистых форм изоляции, но также одна из самых огнестойких форм изоляции. Целлюлоза имеет значение R от R-3,1 до R-3,7.
Пенополиуретан
Пенополиуретан (SPF) для распыления получается путем смешивания и реакции химикатов с образованием пены.Смешивающиеся и вступающие в реакцию материалы реагируют очень быстро, расширяясь при контакте, образуя пену, которая изолирует, герметизирует воздух и создает барьер для влаги. Они относительно легкие, весят примерно два фунта на кубический фут и имеют R-значение примерно R-6,3 на дюйм толщины.

Для получения дополнительной информации о теплоизоляции посетите наш центр продуктов

Добавить в доску проекта

Выберите из существующих досок проектов ниже:

Или
Создайте новую доску проекта:

Товар добавлен на доску проекта.Перейдите в Моя учетная запись, чтобы просмотреть свои проекты.

Добавить в доску проекта

Выберите из существующих досок проектов ниже:

Или
Создайте новую доску проекта:

Товар добавлен на доску проекта. Перейдите в Моя учетная запись, чтобы просмотреть свои проекты.


Какой материал лучше всего подходит для теплоизоляции?

В большинстве производственных процессов, после сырья, самым дорогостоящим элементом является энергия, поэтому теплоизоляция имеет решающее значение.Когда дело доходит до чистой прибыли, теплоизоляция — это ценное вложение. Это помогает снизить операционные расходы бизнеса и его углеродный след, а также повысить эффективность его процессов.

В теплоизоляции используются различные материалы в широком диапазоне промышленных и коммерческих применений, но все ключевые проблемы, которые они решают, одни и те же: сокращение количества потребляемой или потерянной энергии; способствовать устойчивости за счет сокращения выбросов CO 2 ; и для повышения общей эффективности и безопасности.Результатом должно стать повышение производительности и, в конечном итоге, прибыльности.

Теплоизоляционные материалы должны быть теплостойкими и огнестойкими, но при этом легко адаптироваться к широкому спектру условий и обстоятельств.

Одним из таких материалов является слюда, природный минерал, но есть и другие.

Стекловолокно в теплоизоляции

Это обычно используемый изоляционный материал. Он может минимизировать теплопередачу, и он негорючий.Стекловолокно бывает в виде одеял или простыней. Его легко установить, он экономичен и может легко сжиматься для герметизации неровных поверхностей.

Однако большим недостатком стекловолокна является то, что с ним потенциально опасно обращаться. Поскольку он изготовлен из тонко тканого силиконового материала, остатки порошка и крошечные волокна могут раздражать глаза, легкие и кожу.

Таким образом, для всех, кто работает со стекловолокном в качестве теплоизоляционного материала, необходимо надлежащее оборудование для обеспечения безопасности.

Целлюлоза как теплоизолятор

Хотя целлюлоза используется в производстве одежды и бумаги и является важным компонентом того, что мы едим, она также является теплоизоляционным материалом.

Поскольку изолятор изготавливается из переработанного картона, бумаги и подобных материалов, он очень экологичен. Он огнестойкий, потому что настолько компактен, что практически не содержит кислорода.

Он рассматривается как альтернатива стекловолокну, потому что он более экологичный и менее опасный, хотя у некоторых людей может быть аллергия на пыль от переработанной бумаги, которую он использует.

Является ли минеральная вата хорошим теплоизолятором?

Минеральная вата — это общий термин для нескольких различных типов теплоизоляции.Это может быть минеральная вата из базальта; или это может означать шлаковую вату, которая является побочным продуктом производства стали из железорудных отходов.

Минеральная вата влагостойкая и звукоизолирующая. Минеральная вата негорючая и может быть эффективной для изоляции больших площадей при использовании с другими более огнестойкими формами изоляции. Однако сам по себе он не содержит огнестойких добавок и поэтому не всегда может быть идеальным для ситуаций, связанных с экстремальной жарой.

Подобно другим формам теплоизоляции, при обращении с ним требуется защитное снаряжение, так как образуются крошечные осколки, которые при вдыхании могут вызвать заболевание легких или вызвать раздражение кожи.

Работает ли пенополиуретан как изолятор?

В настоящее время при использовании в качестве распылителя нехлорфторуглеродного газа пенополиуретан представляет собой теплоизоляцию низкой плотности, огнестойкую, легко наносимую на труднодоступные места и не повреждает озоновый слой во время заявление.

Он широко используется для теплоизоляции зданий, но может иметь определенные недостатки при применении. Это происходит из-за того, что распыляемая пена недостаточно плотная или не наносится в достаточной степени, чтобы покрыть все необходимые области, требующие изоляции.

Иногда он может сжиматься и отрываться от каркаса.

Полистирол в теплоизоляции

Пенополистирол бывает двух типов: вспененный и экструдированный (также известный как пенополистирол). Он является термопластичным и используется в качестве изоляционного материала как для звука, так и для температуры. Обычно его разрезают на блоки, но он легко воспламеняется, если сначала не покрыт огнезащитным химикатом. Поскольку он поставляется в виде блоков, он менее пригоден для применения в различных изоляционных материалах по сравнению с некоторыми другими формами теплоизоляции.

Слюда в теплоизоляции

Слюда обладает естественным термическим сопротивлением и чрезвычайно универсальна, что делает ее пригодной для теплоизоляции в широком спектре отраслей промышленности.

Это семейство силикатных минералов, которые образуются слоями. Они прочные, но легкие, очень жаропрочные и не проводят электричество.

Два типа слюды, используемые для теплоизоляции: слюда мусковит (белая) и слюда флогопит (зеленая).

В качестве теплоизоляции слюда встречается как в продуктах, так и в технологических процессах. Он используется, например, в теплозащитных экранах для автомобилей и самолетов, а также в бытовых приборах, таких как фены и тостеры; но по нему также проходят газовые и нефтяные трубы и печи для обработки различных металлов.

На самом деле, его приложения настолько широки, что важной частью нашей работы является создание прототипов, когда мы тестируем новые продукты и процессы, в которых используется слюда.

В качестве теплоизоляционного материала слюда имеет множество различных форм.Он поставляется в виде гибких листов и рулонов ламината, но также может иметь жесткие, специально вырезанные формы для промышленного использования.

Какая теплоизоляция подойдет вам?

Для производителей есть выбор теплоизоляционных материалов. Однако, как теплоизоляционный материал, слюда сама по себе обеспечивает широкий спектр возможностей и применений, поддерживая множество различных отраслей и секторов.

Пожалуйста, позвоните нам по телефону +44 20 8520 2248 для получения дополнительной информации.Вы также можете отправить электронное письмо по адресу [email protected] или заполнить нашу онлайн-форму запроса. Мы свяжемся с вами как можно скорее.

7 наиболее распространенных теплоизоляционных материалов

Сегодня на рынке доступно множество экономичных теплоизоляционных материалов. Каждый материал отличается ценой, значениями R, применением и воздействием на окружающую среду. Добавление теплоизоляции в ваш дом сводит к минимуму потери тепла зимой и приток тепла летом, обеспечивая стабильную температуру в помещении.Установка теплоизоляции может снизить затраты на электроэнергию в вашем доме почти вдвое! Ниже приведен список из 7 наиболее распространенных изоляционных материалов, которые используются в жилых и коммерческих помещениях.

1. Изоляция из стекловаты

Это наиболее распространенный тип изоляционного материала, который используется в жилых, коммерческих и промышленных помещениях. Стекловата также называется изоляцией из стекловолокна и на 80% состоит из переработанного стеклянного материала. Стекло плавится в печи, а затем пропускается через вертушку для создания волокон.Стекловолокно в изоляции из стекловаты создает миллионы крошечных воздушных карманов, которые задерживают воздух. Показатель R теплоизоляции из стекловаты колеблется от R1,5 для стен до R6,0 для потолков. Изоляция из стекловаты относительно недорога по сравнению с другими изоляционными материалами. Теплоизоляционные изделия из стекловаты включают в себя; Knauf Earthwool Insulation, Fletcher Pink Batts и теплоизоляция Bradford.

Особенности и преимущества Glasswool:

  • Высокая
    тепловые характеристики — комфорт круглый год
  • Негорючие
  • Экономит
    энергия — более низкие счета за электроэнергию
  • Мягкая
    обработать и установить
  • Легкий,
    гибкий и упругий

2.Земляной утеплитель

Изоляция из стекловаты — это общая категория изоляции, а изоляция из земляной ваты — это особый продукт, производимый Knauf Insulation. Однако чем отличается изоляция Earthwool от обычных изделий из стекловаты? Изоляция Earthwool производится с использованием технологии ECOSE, которая представляет собой экологически чистое возобновляемое связующее на биологической основе, не содержащее формальдегида. Никаких традиционных химикатов на основе бензина не используется. Земляная вата — один из наиболее распространенных теплоизоляционных материалов, используемых в жилых, коммерческих и промышленных помещениях.Он доступен в настенном, потолочном, напольном и акустическом вариантах.

Особенности и преимущества Earthwool:

  • Продукт с низким раздражающим действием, что означает, что он практически не вызывает зуда.
  • Экологически чистое натуральное связующее.
  • Высокие тепловые характеристики — комфорт круглый год
  • Доступны акустические продукты
  • Негорючие
  • Гарантия 50 лет
  • Компрессионная упаковка — больше продуктов в упаковке
  • Без запаха

3.Полиэфирная изоляция

Полиэстер производится минимум на 50% из переработанного ПЭТ.
пластмассы, такие как бутылки для напитков, которые в противном случае оказались бы в мусорной свалке. Полиэстер
волокна связываются друг с другом при нагревании, и связующие химические вещества не используются. Это дает
полиэстер его жесткая, но гибкая структура. Полиэстер — популярный утеплитель.
изоляционный материал, поскольку он не содержит воздухопроницаемых частиц и является популярным
выбор для жителей дома, страдающих астмой или тяжелой аллергией на пыль. Материал полиэстера
мягкий на ощупь и без зуда, что делает его отличным материалом для самостоятельного ремонта
или проект модернизации, так как при работе с ним не требуется защитная одежда.В
по сравнению со стекловатой, полиэфирный теплоизоляционный материал может больше
дорого. Однако его можно использовать для тех же целей, что и стекловата.
материал. Это включает в себя; коммерческие и жилые здания. Материал
предварительно вырезаны, чтобы соответствовать стойкам таймеров в стенах, потолках, полу и среднем этаже
расстояние между балками. Примеры полиэфирных изоляционных материалов включают; Брэдфорд
Акустическая серия Polymax, Autex Greenstuf Polyester и Autex (Quietspace, Etch,
Рабочая станция).

Особенности и преимущества полиэстера:

  • Изготовлен из переработанных материалов
  • Сам продукт может быть переработан
  • Неаллергенные частицы, легче дышат
  • Нетоксичен и не вызывает раздражения, безопасен на ощупь
  • Невоспламеняющийся
  • Гарантия на срок службы 50 лет

4.Изоляция Rockwool

Изоляция Rockwool изготавливается из камня, например, из базальта. Минеральную вату производят путем сначала плавления породы, а затем ее прядения при высоких температурах для создания волокон, из которых состоят изоляционные войлоки или рулоны. В этом процессе связующая смола не используется. Изоляция Rockwool имеет исключительные огнестойкость, поскольку она негорючая, не проводит тепло и может выдерживать температуры выше 1000 ° C. Способность Rockwool к теплоизоляции работает, задерживая воздух между волокнами, что ограничивает теплопередачу.Как правило, Rockwool в три раза дороже, чем изоляция из стекловаты. Rockwool предлагает высокие значения R, акустические и огнестойкость. Rockwool можно использовать как в жилых, так и в коммерческих помещениях, хотя Rockwool чаще всего используется в строительстве стен между соседними квартирами. Некоторые примеры изоляционных материалов Rockwool включают: Джеймс Харди Файр и Брэдфорд Файерсил.

Особенности и преимущества Rockwool:

  • Высокопрочный
  • Работоспособность не ухудшается под воздействием воды
    контакт
  • Огнестойкость
  • Негорючие
  • Высокие акустические характеристики
  • Высокие тепловые характеристики
  • Гарантия 10 лет

5.Светоотражающая пленочная изоляция

Этот тип изоляции имеет отражающую поверхность из алюминия (или аналогичного материала). Изоляция из фольги может позволить некоторым внутренним специалистам начать работу до того, как будут нанесены плитка и облицовка, что повысит эффективность рабочего процесса на месте. Сама по себе светоотражающая фольговая изоляция имеет только небольшое значение R, около R1,0. Однако при правильной установке с мертвым воздушным пространством (герметичная полость без движения воздуха) могут быть достигнуты гораздо более высокие значения R. Это мертвое воздушное пространство, которое обеспечивает дополнительное R-значение, поэтому, по существу, чем больше мертвое воздушное пространство, тем больше общее R-значение.Светоотражающая пленка увеличивает теплоизоляцию вашего дома за счет отражения тепла, попадающего в здание, и может использоваться в коммерческих и жилых помещениях. Примеры отражающей фольгированной изоляции включают в себя; Серия воздушных ячеек Kingspan и серия сизаля Fletcher.

Характеристики и преимущества световозвращающей пленки:

  • Экономичный
  • Тонкий и легкий, что упрощает работу
    с и подходит
  • Может использоваться как пароизоляция как есть
    не подвержен действию влаги
  • Неразлагаемый и негорючий
  • Не токсичен и не канцероген, что делает его
    более безопасный и простой в установке с использованием меньшего количества защитного оборудования.
  • Он очень эффективен в теплом климате, где он
    полезно для охлаждения зданий

6.Жесткие теплоизоляционные плиты (EPS и XPS)

Много утеплителя
платы предназначены для достижения высоких значений R при небольшой толщине, например,
Kingspan Kooltherm и другие предназначены для отражения тепла, как фольга.
изоляция. Теплоизоляционные плиты могут создавать стабильные температуры в помещении и
они сводят к минимуму теплопотери зимой и приток тепла летом. Изоляционные плиты
может быть как с закрытой ячейкой, так и с открытой ячеистой структурой. Закрытые клеточные структуры
тверже и тверже, действуя как эффективный пароизоляционный слой, снижая риск
попадание влаги в ваш дом.Пример изоляционной плиты с закрытыми ячейками экструдирован.
изоляция из полистирола или изоляция XPS. С другой стороны, открытая ячеистая структура
мягче и эластичнее, а в тепловом потоке есть воздушные зазоры.
изоляционный материал. Пример изоляционных плит с открытыми порами: Expanded
утеплитель из пенополистирола или утеплитель из пенополистирола.

Изоляционные плиты — эффективный теплоизоляционный продукт.
как для коммерческих, так и для жилых комплексов и подходят для широкого
спектр приложений в том числе:

  • Крыши
  • Стены
  • Потолки, включая соборные потолки
  • Подпольное покрытие жилых помещений
  • Облицовка промышленных предприятий

7.Изоляционная пена

Пена для распыления обычно дороже, чем большинство других изоляционных материалов. Для его установки требуется выдувная машина, и для ее использования обычно требуется обученный профессиональный установщик. Это означает, что общая стоимость может быть выше. Распылительная пена лучше герметизирует утечки воздуха, предотвращает утечку воды и сводит к минимуму рост плесени. Это означает, что вероятность повреждения изоляции снижается, поэтому осмотры требуются не так часто. Срок службы пены в виде спрея составляет около 50 лет, если ее хранить в сухом виде.Подобно жестким плитам, существует две основные категории аэрозольных пен, называемых пенопластами с открытыми порами и пенами с закрытыми порами. Пена для спрея с открытыми ячейками более плотная и губчатая из-за того, что воздух попадает внутрь ячеек, что дает им больший эффект гашения звука. Пенопласт с открытыми порами дешевле, чем изоляция с закрытыми порами. Тем не менее, закрытая ячейка более жесткая и прочная по структуре, что позволяет лучше удерживать воздух и воду от проникновения в ваш дом. Пенный спрей является эффективным теплоизоляционным материалом в жилых домах и подходит для модернизации.

Характеристики и преимущества изоляции из аэрозольной пены:

  • Снижение счетов за электроэнергию
  • Герметичное уплотнение, уменьшающее сквозняки в вашем доме
  • Сдерживает рост плесени
  • Длительный срок службы до 50 лет прибл.
  • Экологичный продукт

От $ 5,23 p / m2 inc. GST

От $ 7.84 шт. / М2 вкл. GST

От $ 5,50 p / m2 inc. GST

От 7,68 $ $ 7,16 p / m2 inc. GST

Продукт для высокотемпературной теплоизоляции

Выбор материала, который может выдерживать параметры вашего приложения, является центральным требованием при выборе продукта для высокотемпературной теплоизоляции.Существует множество материалов, которые можно использовать для изоляции, и выбранный вами материал должен выдерживать особые требования вашего оборудования и рабочей среды.

Высокотемпературные приложения

При выборе изоляционного решения для высокотемпературных сред необходимо внимательно изучить допуски рассматриваемых материалов, чтобы обеспечить безопасную работу и длительный срок службы.

Типичные области применения, работающие при высоких температурах, включают:

  • Печи и котлы
  • Печи и печи
  • Компенсирующие муфты
  • Фланцы
  • Теплообменники
  • Компрессоры
  • Турбины
  • Чиллеры
  • Инсинераторы
  • Каталитические преобразователи Компоненты двигателя и выхлопной системы

  • Сварка
  • Сушилки
  • Трубопроводы пара высокого давления

Высокотемпературные изоляционные материалы

Существует ряд изоляционных материалов, подходящих для использования при высоких температурах, таких как:

  • Стекловолокно
    Стекловолокно предлагает превосходную гибкость и стабильность размеров при температурах до 1200 ° F.Стекловолокно с легким запахом и легким дымом не вызывает коррозии металлов, которые защищает. Стекловолокно, один из самых распространенных изоляционных материалов, используется в самых разных повседневных задачах.
  • CMS Wool
    Несмотря на то, что шерсть CMS немного дороже, чем стекловолокно, она не имеет запаха и может выдерживать температуры до 2192 ° F. Шерсть CMS используется в широком спектре обычных применений.
  • Super Wool
    Super Wool отличается низкой биостойкостью и, следовательно, требует меньших требований к безопасности и охране здоровья при обращении с материалом.Супер шерсть демонстрирует низкую теплоемкость и низкую теплопроводность, а также исключительную стойкость к тепловому удару. Способная выдерживать диапазон температур от 500 до 2000 ° F, обычное применение супер-шерсти включает бытовые приборы, печи, печи для обжига, лабораторные печи, футеровку котлов, риформеры, противопожарную защиту, высокотемпературные прокладки, изоляцию турбин, компенсаторы и промышленное оборудование. .
  • Керамическое волокно
    Этот неорганический материал не содержит дыма и обладает изоляционными свойствами выше средних, низкой теплоемкостью, низкой теплопроводностью и надежной термостойкостью.Его рекомендуется использовать при температурах, превышающих 2000 ° F. Типичные области применения керамического волокна включают печи и обжиговые печи, высокотемпературные прокладки, компенсаторы, футеровку котлов, лабораторные печи, риформеры и огнезащиту.
  • Поликристаллическое волокно
    Поликристаллическое волокно, изготовленное в основном из алюминия и кремния, создается с помощью золь-гель технологии. Волокна с двойной иглой делают поликристаллические волокна особенно прочными и гибкими. Они могут выдерживать температуры до 2912 ° F и устойчивы к химически разрушающим, окислительным или атмосферно восстановленным средам.Общие области применения включают керамические печи и футеровку печей.

Изоляционные материалы бывают разных вариантов, и знание того, какой из них выбрать, имеет решающее значение для эффективной и безопасной работы. Позвольте нам помочь выбрать, какой вариант будет наиболее эффективным для вашего приложения. Чтобы узнать больше, просмотрите наши продукты для высокотемпературной изоляции или запросите дополнительную информацию о продукте.

Изоляционные материалы — Типы изоляции | Расчет

Надо добавить, теплоизоляция в первую очередь основана на очень низкой теплопроводности газов.Газы обладают плохой теплопроводностью по сравнению с жидкостями и твердыми телами и, таким образом, являются хорошим изоляционным материалом, если они могут быть захвачены (например, в пенообразной структуре). Как правило, хорошими изоляторами являются воздух и другие газы. Но главное преимущество — отсутствие конвекции. Поэтому многие изоляционные материалы (например, полистирол) функционируют просто за счет наличия большого количества заполненных газом карманов, которые предотвращают крупномасштабную конвекцию. Во всех типах теплоизоляции удаление воздуха из пустот дополнительно снижает общую теплопроводность изолятора.

Чередование газового кармана и твердого материала приводит к тому, что тепло должно передаваться через множество поверхностей раздела, что приводит к быстрому снижению коэффициента теплопередачи.

Следует отметить, что потери тепла от более горячих объектов происходят по трем механизмам (по отдельности или в комбинации):

До сих пор мы не обсуждали тепловое излучение как режим тепловых потерь. Радиационная теплопередача обеспечивается электромагнитным излучением, поэтому для теплопередачи не требуется никакая среда.Фактически, передача энергии излучением происходит быстрее всего (со скоростью света), и оно не затухает в вакууме. Любой материал с температурой выше абсолютного нуля излучает некоторую лучистую энергию. Большая часть энергии этого типа находится в инфракрасной области электромагнитного спектра, хотя некоторая ее часть находится в видимой области. Чтобы уменьшить этот тип теплопередачи, следует использовать материалы с низкой излучательной способностью (высокой отражательной способностью). Отражающая изоляция обычно состоит из многослойных параллельных фольг с высокой отражательной способностью, которые разнесены для отражения теплового излучения обратно к его источнику.Коэффициент излучения ε поверхности материала — это его эффективность по излучению энергии в виде теплового излучения и варьируется от 0,0 до 1,0. В целом, полированные металлы имеют очень низкий коэффициент излучения и поэтому широко используются для отражения лучистой энергии обратно к ее источнику, как в случае с одеялами для оказания первой помощи.

Типы изоляции — категоризация изоляционных материалов

Для изоляционных материалов можно выделить три основные категории. Эти категории основаны на химическом составе основного материала, из которого изготовлен изоляционный материал.

Далее приводится краткое описание этих типов изоляционных материалов.

Неорганические изоляционные материалы

Как видно из рисунка, неорганические материалы можно классифицировать соответственно:

  • Волокнистые материалы
  • Ячеистые материалы

Органические изоляционные материалы

Все органические изоляционные материалы, рассматриваемые в этом разделе, получены из нефтехимического или возобновляемого сырья (на основе биоматериалов).Почти все нефтехимические изоляционные материалы имеют форму полимеров. Как видно из рисунка, все нефтехимические изоляционные материалы ячеистые. Материал является ячеистым, если структура материала состоит из пор или ячеек. С другой стороны, многие растения содержат волокна для их прочности, поэтому почти все изоляционные материалы на биологической основе являются волокнистыми (за исключением расширенной пробки, которая является ячеистой).

Органические изоляционные материалы можно классифицировать соответственно:

  • Нефтехимические материалы (нефть / уголь)
  • Возобновляемые материалы (растительного / животного происхождения)

Прочие изоляционные материалы

Пример изоляции — полистирол

Обычно полистирол представляет собой синтетический ароматический полимер, полученный из мономера стирола, который получают из бензола и этилена, обоих нефтепродуктов.Полистирол бывает твердым или вспененным. Полистирол — это бесцветный прозрачный термопласт, который обычно используется для изготовления изоляционных материалов из пенопласта или бортового картона, а также для изоляционного материала с неплотным заполнением, состоящего из небольших шариков полистирола. Пенополистирол на 95-98% состоит из воздуха. Пенополистирол является хорошими теплоизоляционными материалами и поэтому часто используется в качестве строительных изоляционных материалов, например, для изоляции бетонных опалубок и структурных изолированных панельных строительных систем. И вспененный (EPS), и экструдированный полистирол (XPS) изготавливаются из полистирола, но EPS состоит из небольших пластиковых шариков, которые сплавлены вместе, и XPS начинается как расплавленный материал, который прессуется из формы в листы.XPS чаще всего используется в качестве теплоизоляции из пенопласта.

Пенополистирол (EPS) — это жесткий и прочный пенополистирол с закрытыми порами. На строительство и строительство приходится около двух третей спроса на пенополистирол. Он используется для изоляции (полых) стен, крыш и бетонных полов. Благодаря своим техническим свойствам, таким как малый вес, жесткость и формуемость, пенополистирол может использоваться в широком диапазоне применений, например, в лотках, тарелках и ящиках для рыбы.

Хотя и пенополистирол, и экструдированный полистирол имеют структуру с закрытыми ячейками, они проницаемы для молекул воды и не могут считаться пароизоляцией. В пенополистироле есть промежутки между расширенными гранулами с закрытыми порами, которые образуют открытую сеть каналов между связанными гранулами. Если вода замерзнет и превратится в лед, он расширится и может привести к отрыву гранул полистирола от пены.

Пример изоляции — панели вакуумной изоляции

Большинство материалов ограничены теплопроводностью воздуха (заключенного в ячейках), которая составляет около 0.025 Вт / м ∙ К. Но снижение давления вызывает уменьшение его теплопроводности. Вакуумная изоляционная панель (VIP) решает эту проблему. Эта панель представляет собой теплоизоляцию, состоящую из газонепроницаемого корпуса, окружающего жесткий сердечник. Воздух из этой панели откачивается. Следует отметить, что старение негативно сказывается на панелях. Это связано с тем, что оболочка панелей не полностью воздухонепроницаема, и поэтому ее теплопроводность немного увеличивается. Эти панели можно использовать для теплоизоляции практически любого элемента ограждающей конструкции.

Пример — потеря тепла через стену

Основным источником потери тепла в доме являются стены. Рассчитайте скорость теплового потока через стену площадью 3 м x 10 м (A = 30 м 2 ). Стена толщиной 15 см (L 1 ) сделана из кирпича с теплопроводностью k 1 = 1,0 Вт / м · К (плохой теплоизолятор). Предположим, что температура внутри и снаружи составляет 22 ° C и -8 ° C, а коэффициенты конвективной теплопередачи на внутренней и внешней сторонах h 1 = 10 Вт / м 2 K и h 2 = 30 Вт / м 2 К соответственно.Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят, особенно, от внешних и внутренних условий (ветер, влажность и т. Д.).

  1. Рассчитайте тепловой поток (потери тепла) через эту неизолированную стену.
  2. Теперь предположим теплоизоляцию на внешней стороне этой стены. Используйте изоляцию из пенополистирола толщиной 10 см (L 2 ) с теплопроводностью k 2 = 0,03 Вт / м.К и рассчитайте тепловой поток (тепловые потери) через эту композитную стену.

Решение:

Как уже было написано, многие процессы теплопередачи включают композитные системы и даже включают комбинацию теплопроводности и конвекции.С этими композитными системами часто удобно работать с общим коэффициентом теплопередачи, известным как U-фактор. Коэффициент U определяется выражением, аналогичным закону охлаждения Ньютона:

Общий коэффициент теплопередачи связан с общим тепловым сопротивлением и зависит от геометрии проблемы.

  1. голая стена

Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую стенку и не принимая во внимание излучение, общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как:

Тогда общий коэффициент теплопередачи составляет:

U = 1 / (1/10 + 0.15/1 + 1/30) = 3,53 Вт / м 2 K

Тепловой поток можно рассчитать просто как:

q = 3,53 [Вт / м 2 K] x 30 [K] = 105,9 Вт / м 2

Суммарные потери тепла через эту стену будут:

q убыток = q. A = 105,9 [Вт / м 2 ] x 30 [м 2 ] = 3177 Вт

  1. композитная стена с теплоизоляцией

Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую композитную стенку, отсутствие теплового контактного сопротивления и без учета излучения, общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как:

Тогда общий коэффициент теплопередачи составляет:

U = 1 / (1/10 + 0.15/1 + 0,1 / 0,03 + 1/30) = 0,276 Вт / м 2 K

Тепловой поток можно рассчитать просто как:

q = 0,276 [Вт / м 2 K] x 30 [K] = 8,28 Вт / м 2

Суммарные потери тепла через эту стену будут:

q убыток = q. A = 8,28 [Вт / м 2 ] x 30 [м 2 ] = 248 Вт

Как видно, добавление теплоизолятора приводит к значительному снижению тепловых потерь. Его надо добавить, добавление следующего слоя теплоизоляции не дает такой большой экономии.Это лучше всего видно из метода термического сопротивления, который можно использовать для расчета теплопередачи через композитные стены. Скорость устойчивой теплопередачи между двумя поверхностями равна разнице температур, деленной на общее тепловое сопротивление между этими двумя поверхностями.

Анизотропное, легкое, прочное и сверхтермоизолирующее нанодревесина с естественно выровненной наноцеллюлозой

Abstract

Из-за преобладающих энергетических проблем и неудовлетворенных потребностей в области теплоизоляции наблюдается растущий интерес к материалам для управления теплообменом.Мы демонстрируем исключительные возможности терморегулирования крупномасштабного иерархического выравнивания нанофибрилл целлюлозы, непосредственно изготовленных из древесины, далее именуемой нанодревесиной. Нанодревесина проявляет анизотропные термические свойства с чрезвычайно низкой теплопроводностью 0,03 Вт / м · К в поперечном направлении (перпендикулярно нанофибриллам) и примерно в два раза более высокой теплопроводностью 0,06 Вт / м · К в осевом направлении из-за иерархической выровненные нанофибриллы внутри высокопористой основы.Анизотропия теплопроводности обеспечивает эффективное рассеивание тепла в осевом направлении, тем самым предотвращая локальный перегрев на освещенной стороне, обеспечивая улучшенную теплоизоляцию вдоль задней стороны, которую нельзя получить с помощью изотропных теплоизоляторов. Нанодревесина также показывает низкий коэффициент излучения <5% в солнечном спектре и способность эффективно отражать солнечную тепловую энергию. Более того, нанодревесина легкая, но прочная благодаря эффективному соединению между выровненными нанофибриллами целлюлозы с высокой прочностью на сжатие 13 МПа в осевом направлении и 20 МПа в поперечном направлении при 75% -ной деформации, что превосходит другие теплоизоляционные материалы. такие как кремнезем и полимерные аэрогели, пенополистирол и шерсть.Превосходное управление температурой, обилие, способность к биологическому разложению, высокая механическая прочность, низкая массовая плотность и масштабируемость производства нанодревесины делают этот материал очень привлекательным для практических применений в области теплоизоляции.

ВВЕДЕНИЕ

Поиск высокоэффективных, легких и механически прочных теплоизоляционных материалов является ключом к экономии энергии как для жилых, так и для коммерческих зданий, что приводит к снижению углеродного следа, как это продвигается U.С. Министерство энергетики (1, 2). Хорошая теплоизоляция также очень желательна для многих электрических, оптических и космических приложений, в которых необходимо жестко регулировать теплопередачу. Материалы для теплоизоляции требуют сложной комбинации характеристик, таких как низкое поглощение / излучение тепловой энергии, хорошая механическая прочность и низкая массовая плотность, а также способность к биологическому разложению и рентабельность (2–4). Современные теплоизоляционные материалы обычно изотропны, что не идеально для эффективного управления температурным режимом.Кроме того, разработка изотропных теплоизоляционных материалов достигла плато, когда дальнейшее снижение теплопроводности приводит к нежелательным компромиссам в механической прочности, сложности изготовления и нестабильности рабочих характеристик (5–8). Типичные теплоизоляционные материалы, включая шерсть, пенополистирол и древесную пробку, часто имеют теплопроводность, близкую к теплопроводности воздуха (~ 0,03 Вт / м · К) (3, 6, 9, 10), которая является изотропной по своей природе. Низкое значение k ~ 0,02 Вт / м · К было получено с помощью кремнеземных аэрогелей.Однако аэрогели диоксида кремния хрупкие, и их трудно приготовить в больших размерах.

Разработка анизотропного терморегулирующего материала вызвала значительный интерес (6, 11–15). Имеются значительные успехи в создании многослойных материалов (сверхрешеток) и наноматериалов с анизотропной теплопроводностью (6, 8, 14–22). Перенаправление тепловой энергии в анизотропных теплоизоляторах может помочь (i) предотвратить локализацию тепла и (ii) уменьшить тепловой поток в направлении более низкой теплопроводности, что, таким образом, приводит к улучшенной теплоизоляции, которая не может быть достигнута с помощью изотропных материалов.Однако эти типы анизотропных материалов обычно требуют сложной конструкции и энергоемких производственных процессов, что препятствует их широкому применению в крупномасштабных системах.

Наноцеллюлоза — это богатый на земле ресурс биомассы, обладающий большим потенциалом для производства экологически чистых продуктов с низкими рисками для окружающей среды, здоровья человека и безопасности (23–32). Существует значительный интерес к непрерывной разработке продуктов на основе наноцеллюлозы с добавленной стоимостью, которые могут вытеснить их существующие аналоги, таких как устройства на бумажной основе и гибкие покрытия для управления светом (23, 33–35).Однако создание продуктов на основе наноцеллюлозы, таких как пена целлюлозы, основанное на подходе «снизу вверх», включает в себя ряд механических и химических процессов, а также последующую сборку нанофибрилл целлюлозы (36). Кроме того, современные методы повторной сборки нанофибрилл целлюлозы часто приводят к образованию фибрилл со случайной ориентацией (23, 30, 37–39). Получаемые в результате продукты часто демонстрируют плохие механические свойства, что запрещает их применение в качестве изоляционных материалов для крупномасштабных применений в строительстве и в аэрокосмической отрасли.Например, Bergström et al. (6) продемонстрировали первый анизотропный нанокомпозитный супертепловой изолятор методом сублимационной сушки. Однако дальнейшее улучшение механической прочности и процесса изготовления необходимо для крупномасштабных и реалистичных применений (<200 кПа в осевом направлении и <50 кПа в поперечном направлении при деформации 90%).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Здесь мы разрабатываем простой, но эффективный подход «сверху вниз» для приготовления анизотропного теплоизоляционного сыпучего материала путем прямой химической обработки натуральной древесины, которая называется «нанодревесина».Унаследовав расположение натурального дерева, нанодревесина состоит из ориентированных нанофибрилл целлюлозы, что приводит к анизотропной теплопроводности с чрезвычайно низким значением ~ 0,03 Вт / м · К в поперечном направлении (перпендикулярном расположению нанофибрилл целлюлозы) и ~ 0,06 Вт / м · К в направлении выравнивания целлюлозы. Эта анизотропия может позволить теплу распространяться в направлении нанофибрилл, что предотвращает локальное разрушение из-за накопленной тепловой энергии (11) и уменьшает тепловой поток в поперечном направлении.Выровненные нанофибриллы целлюлозы также обеспечивают высокую механическую прочность ~ 13 МПа, что намного выше, чем у других материалов с низкой теплопроводностью, таких как пенополистирол, пена целлюлозы и аэрогель кремнезема (40, 41). Мы также обнаружили, что нанодревесина обладает уникально низким коэффициентом излучения, что делает его высокоэффективным блокатором теплового излучения Солнца.

Как показано на рис. 1A, при нагревании источником радиационного нагрева (рис. 1A) слоистая структура выровненных нанофибрилл целлюлозы эффективно отражает поступающую радиационную энергию, перенаправляя поглощенное тепло в плоском направлении.На рис. 1В показан большой кусок нанодревесины с массовой плотностью 0,130 г / см 3 . Естественно выровненные деревянные каналы (сосуды и фибриллярные просветы трахеиды) способствуют эффективному извлечению лигнина, в значительной степени сохраняя исходную микро / наноструктуру. Длина как показано на рисунке составляет около 15 см, что демонстрирует масштабируемость нашего нисходящего процесса производства нанодревесины.

Рис. 1 Полностью полученное из натурального дерева, нанодревесина с иерархически выровненными нанофибриллами целлюлозы может использоваться в качестве анизотропного супертеплоизолятора.

(A) Схема теплоизоляционных свойств нанодревесины. (B) Цифровая фотография нанодревесины и соответствующих свойств, полезных для изоляции зданий.

ОБСУЖДЕНИЯ

Мезопористая структура нанодревесины

Три основных компонента клеточных стенок древесины, агрегаты паракристаллических фибрилл целлюлозы, аморфная гетерополисахарид гемицеллюлоза и разветвленный лигнин на основе полифенолпропана, переплетаются друг с другом, образуя прочную и функциональную структуру. переносят воду, ионы и питательные вещества от корней к листьям во время фотосинтеза (42–44).Нанодревесина изготавливается непосредственно из натуральной американской липы. Обратите внимание, что мы используем американскую липу в качестве демонстрации, и что можно использовать и другие породы дерева. Образец вырезан по направлению роста (рис. S1). Исходный кусок дерева был обработан смесью NaOH и Na 2 SO 3 , нагретой до температуры кипения, с последующей обработкой H 2 O 2 для удаления лигнина и большей части гемицеллюлозы из природного материала. дерево (рис.S2) (45, 46). Микроструктура древесины и иерархическая структура хорошо сохраняются во время этого процесса, и образец впоследствии подвергается сублимационной сушке (рис. S3) (47) для сохранения нанопористой структуры делигнифицированной древесины. Потеря массы и изменение содержания лигнина для образца размером 12 мм × 30 мм × 120 мм во время химического процесса также показаны на рис. S2. Полученные нанодревесины состоят в основном из нанофибрилл целлюлозы в виде агрегатов фибрилл. Об эффективности удаления лигнина и гемицеллюлозы свидетельствует также высокая яркость полученных нанодревесин (рис.1 и 2C, а фиг. От S1 до S3 и S7).

Рис. 2 Структурная характеристика нанодревесины.

(A) Схематическое изображение выровненных нанофибрилл целлюлозы в нанодревесе до и после удаления смешанного аморфного лигнина и гемицеллюлозы. (B) Концентрация лигнина, гемицеллюлозы и целлюлозы в натуральной древесине и нанодревесе. (C) Фотография образца нанодревесины, которая демонстрирует чистый яркий цвет и выровненную текстуру. (D) Нанодревесина демонстрирует большую пористость, иерархическое структурное выравнивание агрегатов фибрилл и сохраняющееся выравнивание агрегатов фибрилл.(E) СЭМ-изображение микроскопических размеров пористых и выровненных каналов внутри нанодревесины. (F) СЭМ-изображение стенок пористых каналов, состоящих из ориентированных нанофибрилл. (G) СЭМ-изображение сверху каналов нанодревесины с разделенными концами нанофибрилл.

На рис. 2А показаны схемы образцов натурального дерева и нанодревесины. В исходных образцах натуральной древесины аморфный лигнин и гемицеллюлоза вплетены между нанофибриллами целлюлозы (42–44). Хотя лигнин и гемицеллюлоза в значительной степени удаляются из нанодревесины (рис.2, A и B), полученная структура имеет повышенную пористость и лучшее выравнивание нанофибрилл благодаря удалению лигнина, не связанного с выравниванием, и потенциальному процессу самовыравнивания во влажном состоянии. Это также соответствует более ранним моделям, показывающим, как целлюлоза, лигнин и гемицеллюлоза располагаются в стенке фибрилл (48, 49). Стенки ячеек древесины первоначально состоят из первичных и вторичных стенок ячеек, причем последние далее делятся на три слоя, а именно S1, S2 и S3 (50).Ячейки связаны друг с другом средней ламелью. Среди слоев клеточной стенки средний слой S2 во вторичной клеточной стенке является самым толстым и состоит из параллельных агрегатов нанофибрилл целлюлозы, выровненных под небольшим углом к ​​оси длины. Угол фибрилл в слое S2 варьируется от 10 ° до 15 ° и может помочь определить выравнивание клеточной стенки (43). После химической очистки агрегаты нанофибрилл целлюлозы в слое клеточной стенки можно непосредственно наблюдать в поперечном сечении фибрилл с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) (рис.2, Г и Ж). На этих изображениях очевидно, что стенки фибрилл изолированы друг от друга из-за удаления основной части богатой лигнином средней ламеллы и лигнина в первичной и вторичной клеточной стенке, как показано при сравнении структуры нативной древесины. с SEM на фиг. S4 и S5. Частично изолированные фибриллы помогают еще больше снизить поперечную теплопроводность. Из-за естественного выравнивания фибрилл в древесине отдельные нанофибриллы целлюлозы, составляющие клеточные стенки, упаковываются и выстраиваются параллельно друг другу, что приводит к иерархическому выравниванию в нанодревесе.Каждый агрегат фибрилл состоит из выровненных нанофибрилл кристаллической целлюлозы с высокими пропорциями (диаметр ~ 30 нм и длина примерно> 1 мкм), которые упакованы несколькими десятками глюкановых цепей в кристаллическом порядке и удерживаются вместе межмолекулярными водородными связями. и силы Ван-дер-Ваальса (51). Молекулярное выравнивание целлюлозных цепей может быть отображено с помощью характеристики малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (рис. S6). Лигнин и гемицеллюлоза имеют аморфную структуру, но гемицеллюлоза может располагаться вдоль фибрилл.Однако количественная оценка этого очень ограничена, по крайней мере, насколько известно авторам. Удаление лигнина и гемицеллюлозы также увеличивает пористость структуры стенки фибрилл (49) при условии, что делигнифицированные фибриллы сушат осторожно, чтобы избежать разрушения стенки фибрилл и отделить агрегаты фибрилл друг от друга. Кроме того, эффективная экстракция лигнина и гемицеллюлозы естественным образом снижает плотность нанодревесины (0,13 г / см 3 ) (рис. S1).

Анизотропная теплопроводность нанодревесины

Нанодревесина обладает четырьмя ключевыми характеристиками, необходимыми для превосходной теплоизоляции.Во-первых, исходя из оценки результирующей массовой плотности и плотности сухих стенок ячеек, пористость нанодревесины увеличивается до ~ 91% [плотность сухой ячеистой стенки липы составляет 1,491 г / см 3 (52)] , что намного больше, чем у оригинальной липы (около 60%). Большая пористость приводит к гораздо меньшей теплопроводности (теоретическая оценка теплопроводности в дополнительных материалах). Во-вторых, удаление смешанного лигнина и гемицеллюлозы в значительной степени снижает связь между фибриллами целлюлозы и агрегатами фибрилл внутри стенки фибрилл, что приводит к гораздо более слабому взаимодействию между фибриллами и снижению теплопроводности в поперечном направлении.В-третьих, выровненные агрегаты нанофибрилл с высоким аспектным соотношением приводят к анизотропному тепловому потоку вдоль направления выравнивания нанофибрилл. Наконец, большинство пустотных каналов (фибриллы и элементы сосудов) в нанодревесе имеют диаметр от 10 до 100 мкм, тогда как отдельные фибриллы целлюлозы в агрегатах фибрилл клеточной стенки демонстрируют расстояние между агрегатами между фибриллами в нанометровом диапазоне. Когда расстояние между ними меньше, чем длина свободного пробега воздуха, теплопроводность через воздух будет затруднена.Однако в мезопористых нанодревесах преобладают поры микропористого размера, и влияние наноразмерных пор на дальнейшее снижение теплопроводности незначительно. Дальнейший анализ влияния микропор и наноразмерных пор на теплопроводность делигнифицированной древесины как в осевом, так и в поперечном направлениях можно найти в обсуждении S3.

На рис. 3 (A и B) показаны инфракрасные изображения анизотропных процессов теплопередачи в образцах при облучении падающим лазером на длине волны излучения 820 нм со знаком 0.95 Вт / мм 2 интенсивность и размер пятна 0,5 мм. Для образца нанодревесины, разрезанного поперек направления роста, тепловая энергия проходит в основном параллельно деревянным каналам и остается ограниченной в поперечном направлении. Для образца нанодревесины, вырезанного вдоль направления роста древесины, профиль градиента температуры имеет эллиптическую форму из-за анизотропии теплопроводности в поперечном и осевом направлениях.

Рис. 3 Поперечный и осевой перенос тепла в нанодревесе.

(A) Схематическое изображение теплопроводности вдоль стенок деревянных ячеек как осевой теплопередачи, тогда как (B) теплопроводность через стенки ячеек и полые каналы (то есть просвет и наноразмерные поры внутри стенок фибрилл) относится к как поперечный теплообмен. (C) Измеренная теплопроводность нанодревесины от комнатной температуры до 65 ° C. (D) Измеренная теплопроводность исходной древесины от комнатной температуры до 80 ° C. (E) Сравнение теплопроводности натурального дерева и нанодревесины при комнатной температуре.

Теплопроводность в радиальном направлении составляет 0,032 ± 0,002 Вт / м · К при 25,3 ° C и 0,056 ± 0,004 Вт / м · K при 24,3 ° C в осевом направлении (рис. 3C). Для сравнения, натуральная американская липа показывает теплопроводность 0,107 ± 0,011 Вт / м · К в радиальном направлении и 0,347 ± 0,035 Вт / м · К в осевом направлении при 22,7 ° C (рис. 3D). Теплопроводность натурального дерева остается практически постоянной от комнатной температуры до 80 ° C. Однако для нанодревесины теплопроводность в поперечном направлении медленно возрастает от 0.03 до 0,055 Вт / м · К при более высоких рабочих температурах, тогда как в осевом направлении значение медленно изменяется от 0,056 до 0,10 Вт / м · К.

Механические и оптические свойства нанодревесины

Мы сравнили теплопроводность нашей нанодревесины (в поперечном направлении) и других типичных теплоизоляционных материалов, таких как пенополистирол, пенополистирол (EPS), шерсть и дерево (рис. 4A). ). Нанодревесина имеет более низкую теплопроводность по сравнению с большинством коммерчески доступных теплоизоляционных материалов (53, 54).На рис. 4В приведены механические свойства, включая напряжение сжатия существующих теплоизоляционных материалов с теплопроводностью менее 0,05 Вт / м · К. Также для сравнения добавлены характеристики натурального дерева (55). Прочность на сжатие проверяли в поперечном и осевом направлениях. Механические испытания в поперечном направлении показывают экспоненциально возрастающее напряжение (рис. S8) при сжатии из-за уплотнения (показано на вставке на рис. 4В). Максимальное напряжение сжатия в осевом направлении приближается к 13 МПа (рис.S8). Насколько нам известно, прочность наших нанодревесин представляет собой наивысшую ценность среди доступных суперизоляционных материалов (6, 40, 41, 56, 57). Строительные блоки нашего нанодревесины состоят из длинных и выровненных агрегатов фибрилл с большим отношением поверхности к объему и высоким соотношением сторон. Поскольку химическая обработка нанодревесины удаляет почти весь лигнин и большую часть гемицеллюлозы, стенки фибрилл более пористые, и между фибриллами больше промежутков. Это приводит к более низкой прочности на сжатие нанодревесины по сравнению с древесиной в направлении толщины волокон.Это также улучшает гибкость образцов, как показано на фиг. 4C. Однако из-за сохраняющейся ориентации фибрилл в стенке фибрилл (то есть изгиба вдоль оси фибрилл) делигнифицированные образцы обладают значительной прочностью как в направлении толщины фибрилл, так и в большей степени в направлении длины. фибрилл, поскольку механические свойства фибрилл сохраняются благодаря сохранению ориентации кристаллической структуры молекул целлюлозы, которая является несущим элементом стенки фибрилл.Таким образом, свойства при растяжении и сжатии, естественно, изменяются по-разному из-за различий в механизмах разрушения для этих ситуаций нагружения. Более подробное обсуждение механических свойств нанодревесины можно найти в разделе S1 дополнительных материалов.

Рис. 4 Характеристика нанодревесины.

(A) Сравнение теплопроводности существующих теплоизоляционных материалов. Нанодревесина демонстрирует очень низкую поперечную теплопроводность наряду с высокой анизотропией.(B) Механические свойства нанодревесины по сравнению с другими материалами с теплопроводностью менее 0,05 Вт / м · К, а также с натуральной липой. (C) Фотографии большого куска нанодревесины и тонкого и раскатываемого нанодревесины. Стрелки указывают направление выравнивания. (D) Отражение нанодревесины. Нанодревесина демонстрирует больший коэффициент отражения, охватывающий спектр солнечного излучения (то есть более низкий коэффициент излучения, взвешенный по солнечной энергии, по сравнению с деревом). Синяя кривая — это воздушная масса 1,5 солнечного спектра.а.е., условные единицы. (E) Инфракрасное изображение натурального дерева и нанодревесины при освещении лазером с длиной волны 820 нм. (F) Температурный профиль для образцов в (E).

Для оценки излучательной способности нанодревесины был проведен тест в ультрафиолетовой и видимой области (LAMBDA 35, PerkinElmer) для образца толщиной 3 мм. Образец показывает в среднем ~ 95% отражения, охватывая диапазон длин волн от 400 до 1100 нм (рис. 4D). Коэффициент пропускания ниже базового уровня шума (<0,1%).Коэффициент излучения (коэффициент излучения ≈ поглощающая способность; приближение серой поверхности) рассчитан как ~ 5%, что указывает на эффективное отражение тепловой энергии от радиационного источника тепла (Newport Standard Solar Simulator). Для сравнения, натуральное дерево поглощает в среднем 50% света в видимом спектре света. Это уникальное широкополосное всенаправленное отражение яркого нанодревесины является результатом плотных наноразмерных центров рассеяния на его поверхности (30, 31). Коллимированный источник тепла 820 нм с размером пятна 1 мм и входной мощностью 0.95 Вт / мм 2 падал перпендикулярно поверхности нанодревесины и образцов натуральной древесины. Как показано на рис. 4 (E и F), максимальная температура составляет 36 ° C при полной ширине на половине высоты (FWHM) 5,2 мм для нанодревесины, по сравнению с 99,4 ° C для натуральной древесины с FWHM 4,0. мм, благодаря (i) меньшему поглощению и (ii) лучшему отведению тепла нанодревесиной.

Теплоизоляция нанодревесины по сравнению с другими изоляторами

Чтобы продемонстрировать возможности терморегулирования нашей разработанной нанодревесины, мы протестировали образцы как под токопроводящим, так и под излучательным источником тепла и сравнили его с другими теплоизоляционными материалами, включая кремнезем. аэрогель (изотропный), пенополистирол (изотропный) и натуральная американская липа (анизотропный).Экспериментальная установка для кондуктивной и радиационной схем теплопередачи показана на рис. 5 (D и G, соответственно). Коммерческий аэрогель диоксида кремния (www.buyaerogel.com) имеет толщину 0,7 см, и мы приготовили блок нанодревесины того же размера, что и аэрогель диоксида кремния, для честного сравнения. Температура измерялась термопарой типа К. При нагревании токопроводящим источником тепла до 160 ° C было показано, что стабилизированная температура задней стороны кремнеземного аэрогеля составляет 36,5 ° C, тогда как температура нанодревесины составляет 30.5 ° C (рис. 5E). Затем мы сравнили изоляционные характеристики образца делигнифицированной древесины с пенополистиролом и натуральным деревом (рис. 5F). Были применены три различных температуры, и результаты показывают, что нанодревесина дает самую низкую температуру задней стороны из-за низкой теплопроводности в поперечном направлении в сочетании с предпочтительным рассеиванием тепла в осевом направлении из-за его анизотропии. Кроме того, изоляционные свойства различных материалов были оценены под действием лучистого источника тепла.При воздействии солнечного спектра кремнеземный аэрогель поглощает ~ 20% и передает ~ 60% лучистого тепла. Для сравнения, ~ 95% энергии излучения было отражено, тогда как было обнаружено, что только ~ 2% поглощается нанодревесиной, как показано на рис. 5C. Температура тыльной стороны аэрогеля диоксида кремния и нанодревесины составляла 49,9 ° и 22,8 ° C, соответственно, ниже 320 мВт / см 2 (фиг. 5H). Это представляет собой гораздо большую разницу в характеристиках теплоизоляции по сравнению с испытаниями с источником тепла на основе теплопроводности.Температуры тыльной стороны образцов натурального дерева, пенополистирола и нанодревесины толщиной 2 мм при мощности менее 500 мВт / см 2 составляли 57,1 °, 39,3 ° и 29,9 ° C соответственно (рис. 5I). Чтобы дополнительно проиллюстрировать эффект анизотропной теплопроводности при применении теплоизоляционных материалов, моделируемый температурный профиль для изотропной пены целлюлозы (или пенополистирола / пенополистирола) и нанодревесины под излучением источника тепла показан на рис. S11. Пенополистирол имеет изотропную теплопроводность 0.03 Вт / м · К, аналогично нанодревесе в поперечном направлении. По сравнению с изотропным изолятором приготовленные нанодревесины могут перенаправлять поступающую тепловую энергию в осевом направлении, что приводит к гораздо более низкой температуре передней и задней стороны изоляционного материала.

Рис. 5 Теплоизоляционные характеристики нанодревесины по сравнению с аэрогелем кремнезема, пенополистиролом и натуральным деревом.

(A) Фотография образца нанодревесины толщиной 1 мм. (B) СЭМ вид сбоку каналов нанодревесины, состоящих из ориентированных нанофибрилл целлюлозы.(C) Оптическое отражение, пропускание и поглощение кремнеземного аэрогеля и нанодревесины, освещенных стандартным имитатором солнечного излучения. (D) Схематическое описание нановолокна, освещаемого в поперечном направлении (перпендикулярно нанофибриллам). (E и F) Сводка результатов, показывающих стабилизированные температуры задней стороны теплоизоляторов, когда верхняя поверхность находится в прямом контакте с проводящим источником тепла через термопасту. (G) Схематическое описание измерительной установки с использованием источников излучения тепла (имитатор солнечной энергии).(H и I) Сводка результатов, показывающих стабилизированные температуры задней стороны каждого теплоизолятора, при этом верхняя поверхность получает энергию излучения от имитатора солнечного излучения.

Мы также провели анализ затрат на материалы для производства нанодревесины, включая сырье и обрабатывающие химикаты (таблица S1), которые могут составлять всего 7,44 долл. США / м 2 . Нанодревесина может быть переработана в различные формы и размеры, подходящие для различных применений, требующих теплоизоляции, от паровых и химических труб до строительных конструкций.Обратите внимание, что при толщине менее 1 мм ломтик нанодревесины можно скручивать и складывать, что делает его подходящим для сценариев, требующих гибкости, таких как трубопроводы на химических заводах и электростанциях. Кроме того, теплоизолирующие материалы обычно состоят из компонентов микроскопических размеров и стекловаты, которые могут вызывать проблемы со здоровьем, поскольку вдыхаемые фибриллы могут проникать в легкие людей и животных при вдыхании без разложения. С другой стороны, целлюлоза является биоразлагаемой, что делает ее экологически чистой при использовании в качестве изоляции.Следует также подчеркнуть, что целлюлоза не вызывает аутоиммунных реакций при контакте с тканями человека и не может разлагаться организмом человека.

ВЫВОДЫ

Полностью полученное из натурального дерева, мы сообщили о термически анизотропном нанодревесе, состоящем из иерархически выровненных нанофибрилл целлюлозы. Недавно разработанная нанодревесина демонстрирует отличные теплоизоляционные свойства. Вместо использования сложных процессов изготовления наноразмерного анизотропного теплоизолятора, такого как сверхрешетки или реконструированные слоистые низкоразмерные материалы, нанодревесина может быть изготовлена ​​с помощью масштабируемого подхода сверху вниз с помощью простой химической обработки.В качестве доказательства концепции масштабируемости мы продемонстрировали куски нанодревесины длиной более 15 см и толщиной более 2 см. Нанодревесина демонстрирует уникальные анизотропные термические свойства с низкой поперечной теплопроводностью 0,03 Вт / м · К с анизотропией 2 (более высокая осевая теплопроводность ~ 0,06 Вт / м · К). Нанодревесина также обладает следующими уникальными свойствами: (i) высокая механическая прочность 13 МПа благодаря кристаллическому упорядочению глюкановых цепей фибрилл целлюлозы, что в ~ 50 раз выше, чем у пены целлюлозы, и в> 30 раз выше, чем у в продаже самые прочные теплоизоляционные материалы; (ii) низкая массовая плотность; (iii) низкий коэффициент излучения от 400 до 1100 нм; и (iv) обильные, устойчивые и потенциально низкие затраты.Недавно разработанная нанодревесина в качестве супертеплового изолятора с низкой теплопроводностью потенциально может найти применение в энергоэффективных зданиях, теплоизоляции для космических применений и изоляции электрических устройств.

МЕТОДЫ

Механические испытания

Испытания образца на сжатие были выполнены с использованием испытательной машины Tinius Olsen h35KT. Два образца были сжаты в поперечном и осевом направлениях соответственно. Образцы шириной 5 мм были испытаны при длине контура 25 мм и скорости ползуна 5 мм мин. -1 .

Прямое измерение температуры при различных источниках нагрева

Используется токопроводящий источник тепла с площадью контакта 4 мм × 4 мм в прямом контакте с теплоизоляционными материалами через токопроводящую термопасту. Имитатор солнечной энергии из Ньюпорта использовался для обеспечения теплового излучения, которое падает перпендикулярно верхней поверхности изоляторов с размером светового пятна 5 мм. Во время проведения измерений температура окружающей среды составляла 21 ° C.На измерительную термопару типа К наносили теплопроводную термопасту. Устойчивое состояние было достигнуто до того, как данные были записаны.

Измерение теплопроводности

Камера температуры и влажности использовалась для хранения образца в течение минимум 24 часов при 25 ° C и влажности 20% перед измерением. В нашем измерении влажность контролировалась на уровне 20%, при этом регистрировалась температурная зависимость теплопроводности. Аппарат лазерной вспышки (LFA) — это бесконтактный переходный метод измерения температуропроводности материалов, который применялся для тестирования подавляющего большинства объемных материалов, включая органо-неорганические гибридные композиты (58–60) и нанокомпозиты металл-полупроводник (61). .Согласно Feng et al. (62) и Wiener et al. (63), LFA можно использовать для измерения аэрогелей, теплопроводность которых составляет всего 0,01 Вт / м · К. Во время измерения мгновенный лазерный импульс использовался для нагрева одной стороны образца, а температурный отклик на другой стороне регистрировался детектором. Здесь Netzsch LFA (LFA 457) использовался для измерения температуропроводности. Теплопроводность k образца затем может быть рассчитана по следующему уравнению: k = αρCp, (1) где α (мм 2 / с) — измеренный коэффициент температуропроводности в определенном направлении, ρ — плотность, а C p теплоемкость.Для определения теплоемкости использовали метод дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Используя Netzsch DSC 204 F1 Phoenix, теплоемкости были получены в три этапа: (i) определение скорости теплового потока на нулевой линии с двумя пустыми тиглями, один из которых является эталоном, а другой — образцом; (ii) измерение стандартных образцов с известной теплоемкостью в тиглях для образцов; и (iii) измерение образцов. В наших измерениях в качестве эталонного материала использовался сапфир, поскольку его теплоемкость, как известно, находится в диапазоне от 70 до 2500 К.Шесть образцов нанодревесины (одинаковой плотности) были измерены в диапазоне температур от 22 ° до 65 ° C, три в поперечном направлении и еще три в осевом направлении. Планка погрешностей была создана на основе разброса выборки и ошибки оборудования. Используя данные о температуропроводности и теплоемкости, полученные выше, на рис. 3C показана теплопроводность образцов нанодревесины, рассчитанная по формуле. 1. Шкала погрешности теплопроводности была рассчитана на основе данных измерений и шкалы погрешности теплоемкости, коэффициента диффузии и массовой плотности после тестирования шести различных образцов (0.13 ± 0,03 г / см 3 ).

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Дополнительные материалы к этой статье доступны по адресу http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/4/3/eaar3724/DC1

рис. S1. Нанодревесина состоит из иерархически выровненных массивов нанофибриллярной целлюлозы, полученной из натурального дерева.

рис. S2. Содержание и внешний вид лигнина между химическими процессами.

рис. S3. Процесс сушки нанодревесины.

рис. S4. СЭМ изображения натурального дерева.

рис. S5. СЭМ изображения нанодревесины.

рис. S6. Выравнивание молекулярного уровня в иерархическом выравнивании нанодревесины.

рис. S7. Образцы нанодревесины могут быть изготовлены в широком диапазоне размеров.

рис. S8. Испытание нанодревесины на сжатие в осевом и радиальном направлениях.

рис. S9. Прочность на растяжение нанодревесины и исходной древесины.

рис. S10. Сравнение коммерчески доступного аэрогеля диоксида кремния и нанодревесины.

рис.S11. Температурные зависимости изотропных и анизотропных теплоизоляторов от точечного источника тепла.

рис. S12. Два уровня пористости (микропористые и наноразмерные поры) в нанодревесах.

рис. S13. Термогравиметрический анализ.

рис. S14. Цифровые изображения делигнифицированной деревянной детали после> 1 года пребывания в окружающей среде.

рис. S15. Испытание на воздухопроницаемость нанодревесины.

рис. S16. Промышленный метод резки древесных плит.

рис.S17. Нанодревесина состоит из ориентированных нановолокон целлюлозы с мезопористой структурой.

рис. S18. Сравнение отражательной способности между плоскостью вертикального и горизонтального разреза нанодревесины.

рис. S19. Теплопроводность в поперечном и осевом направлении при влажности 20% и 80% соответственно.

рис. S20. Прочность нанодревесины на разрыв при влажности 20 и 80%.

таблица S1. Стоимость материалов для производства нанодревесины.

таблица S2. Сравнение нанодревесины, бумаги и сотовой бумажной обертки.

обсуждение S1. Анализ механических свойств нанодревесины

обсуждение S2. Численное моделирование изотропных и анизотропных теплоизоляторов

обсуждение S3. Оценка теплопроводности

обсуждение S4. Термическая стабильность нанодревесины

обсуждение S5. Проницаемость нанодревесины

обсуждение S6. Масштабируемое производство

обсуждение S7. Сравнение со стопкой бумаги и сотовой оберточной бумаги

обсуждение S8.Влияние влажности

Ссылки (64–70)

Это статья в открытом доступе, распространяемая на условиях некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе, при условии, что его использование не в коммерческих целях и при условии правильного цитирования оригинальной работы.

ССЫЛКИ И ПРИМЕЧАНИЯ

  1. Y.Лан, З. Рен, Термоэлектрические нанокомпозиты для преобразования тепловой энергии, Наноматериалы для устойчивой энергетики, К. Ли, ред. (Springer, 2016).

  2. С. Волц, Тепловые наносистемы и наноматериалы (Springer, 2009).

  3. К. Х. Ли, Г. П. Петерсон, Двойная роль наночастиц в повышении теплопроводности суспензий наночастиц, на Международном конгрессе и выставке машиностроения ASME 2005 (IMECE2005), Орландо, Флорида, 5-11 ноября 2005 г.

  4. ↵rom

    3 E. Химия древесины (Elsevier, изд.2, 2013).

  5. Р. М. Роуэлл, Справочник по древесной химии и древесным композитам (CRC Press, изд. 2, 2012 г.).

  6. Т.А. Табет, Ф. А. Азиз, Угол микрофибриллы целлюлозы в древесине и его динамическое механическое значение, Целлюлоза — Фундаментальные аспекты, Т. ван де Вен, Л. Годбаут, ред. (InTech, 2013).

  7. Э.-л. Халт, «CP / MAS 13C-ЯМР-спектроскопия, применяемая для изучения структуры и взаимодействия волокон древесины и целлюлозы», диссертация, Королевский технологический институт KTH, Стокгольм, Швеция (2001).

  8. Д. В. Грин, Дж. Э. Винанди, Д. Э. Кречманн, Механические свойства древесины, в Справочнике по древесине: Древесина как инженерный материал (У.S. Департамент сельского хозяйства, Лесная служба, Лаборатория лесных товаров, 1999 г.).

  9. М. Г. Каганер, Теплоизоляция в криогенной технике (Израильская программа научных переводов, 1969).

Благодарности: мы выражаем признательность за поддержку Наноцентру Мэриленда и его лаборатории AIMLab.Мы благодарим J.Y. Чжу из Лаборатории лесных товаров США по анализу состава исходной и делигнифицированной древесины. Мы также благодарим Р. Дж. Боненбергера и Х. Хао из Мэрилендского университета за помощь в проведении механических испытаний. Финансирование: авторы подтверждают, что они не получали финансирования в поддержку этого исследования. Вклад авторов: Т.Л. и Л.Х. придумали идею и спланировали эксперименты. J.S., T.L.