Теплоизоляционные материалы это материалы: Теплоизоляционные материалы. Выбор теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционные материалы. Выбор теплоизоляционных материалов

Содержание:

Основные сведения

Теплоизоляционные материалы – это строительные материалы и изделия, которые обладают малой теплопроводностью, предназначены для:

• Тепловой защиты зданий
• Для технической изоляции ( для изоляции различных инженерных систем, например труб)
• Защита от нагревания ( теплоизоляция холодильных камер)

Как выбрать теплоизоляционный материал, который Вам нужен? Для этого надо понимать как работает теплоизоляция, а для этого немного погрузимся в науку.

Существуют три вида теплопередачи:

Теплопроводность, конвекция и излучение

Теплопроводность – это перенос тепла за счет движения молекул. Теплоизоляционные материалы замедляют движение молекул. Но остановить это движение совсем невозможно. Наилучший коэффициент теплопроводности –это теплопроводность сухого воздуха (неподвижного) составляет 0,023 Вт/(м*С), другими словами молекулы медленнее всего движутся в сухом воздухе. Поэтому, при производстве строительных материалов используют основной принцип – удержание воздуха в порах или ячейках материала. И следовательно, чем ниже коэффициент теплопроводности – тем лучше теплоизоляция.

Вот так выглядят при увеличении:

1) Пенопласт 2) Базальтовая вата 3) Пеностекло

Как видно на фотографиях, сам материал (стенки ячеек или волокна) занимает минимум места, главная их задача «задержать» воздух.

Материалы, имеющие очень низкий коэффициент теплопроводности, называют теплоизоляторами. Если теплоизоляция применяется для удержания тепла внутри изолируемого объекта, такие материалы могут называться утеплителями. Но сейчас уже никто не разграничивает эти два понятия. Теплоизоляцию называют утеплителем и наоборот.

И также существует отражающая теплоизоляция, которая сохраняет тепло за счёт отражения инфракрасного «теплового» излучения. О ней расскажу отдельно, после обзора основных материалов.

Основные характеристики теплоизоляционных материалов

Основной характеристикой является теплопроводность.

Коэффициент теплопроводности λ — характеризует теплопроводность материала, он равен количеству теплоты, проходящей через материал толщиной 1 м и площадью 1 кв.м за час при разности температур на двух противоположных поверхностях в 10C. Измеряется в Вт/(м*К) или Вт/(м*С). Теплопроводность зависит от влажности материала (вода проводит тепло в 25 раз лучше, чем воздух, то есть материал не будет выполнять свою теплоизолирующую функцию, если он мокрый) и его температуры., химического состава материала, структуры, пористости.

Пористость — доля объема пор в общем объеме материала. Для теплоизоляции пористость начинается от 50 % и до 90…98 % (например, у ячеистых пластмасс).

Она определяет основные свойства теплоизоляции: плотность, теплопроводность, прочность, газопроницаемость и др. Важно равномерное распределение воздушных пор в материале и характер пор. Поры бывают открытые, закрытые, крупные, мелкие.

Кроме этого, важны и другие характеристики :

Плотность — отношение массы материала к занимаемому ним объему, кг/м3 .

Паропроницаемость — величина, численно равная количеству водяного пара в миллиграмах, которое проходит за 1 час через слой материала площадью 1 кв м и толщиной 1 м при условии, что температура воздуха у противоположных сторон слоя одинакова, а разность парциального давления водяного пара равняется 1 Па.

Влажность — содержание влаги в материале.

Очень важной характеристикой является сорбционная влажность (равновесная гигроскопическая влажность материала, при различной температуре и относительной влажности воздуха)

Водопоглощение — это способность материала впитывать и удерживать в порах влагу при прямом контакте с водой. Определяется количеством воды, поглощаемым материалом с нормальной влажностью когда он находиться в воде, к массе сухого материала.

Значительно снизить водопоглощение минеральной ваты помогает гидрофобизация ( вводят специальные добавки, отталкивающие влагу)

Биостойкость — способность материала противостоять действию микроорганизмов, грибков и некоторых видов насекомых. Микроорганизмы живут там, где есть влага, поэтому для повышения биостойкости теплоизоляция должна быть водостойкой.

Огнестойкость

— способность конструкций в течение определенного времени выдерживать без разрушения воздействие высоких температур. Подробнее об этом в документе ПОЖЕЖНА БЕЗПЕКА ОБ’ЄКТІВ БУДІВНИЦТВА ДБН В.1.1.7–2002

Показатели пожарной безопасности — горючесть (Г), воспламеняемость (В), распространение пламени на поверхности (РП), дымообразующая способность (Д) и токсичность продуктов горения (Т). 

Прочность – предел прочности при сжатии колеблется от 0,2 до 2,5 МПа. Если прочность при сжатии выше 5 МПа, то материалы называют теплоизоляционно-конструктивными и используют для несущих ограждающих конструкций.

Предел прочности при изгибе (показатель для плит, скорлуп, сегментов) и предел прочности при растяжении (для матов, войлока и т. п.) нужны для того, чтобы определить достаточна ли прочность для сохранности материала при транспортировании, складировании, монтаже.

Температуростойкость – это температура, выше которой материал изменяет свою структуру, теряет механическую прочность и разрушается, а органические материалы могут загораться.

Теплоемкость – это количество теплоты, аккумулированное теплоизоляцией, кДж/(кг°С). Важная характеристика в условиях частых теплосмен.

Морозостойкость – способность выдерживать многоразовое изменение температур от стадии замораживания до стадии оттаивания попеременно, без видимых признаков нарушения структуры.

Виды теплоизоляционных материалов

Неорганические материалы и изделия

Волокнистые теплоизоляционные материалы

Минеральная вата

Любой волокнистый утеплитель, получаемый из минерального сырья ( мергелей, доломитов, базальтов и др.) Минеральная вата высокопористая (до 95% объема занимают воздушные пустоты), поэтому у нее высокие теплоизоляционные свойства. Вот эту схемка поможет Вам разобраться в названиях материалов:

Волокно, которое получают из расплава, скрепляется в изделие с помощью связующего, (чаще всего это фенолформальдегидная смола). Есть изделия, которые называются прошивные маты – в них материал зашивается в стеклоткань и прошивается нитками. Перечень изделий и их характеристики указаны в таблице:

Минеральная вата занимает одно из первых мест среди теплоизоляции, связано это с доступностью сырья для ее производства, несложной технологией получения, и как следствие — доступной ценой. О ее теплопроводности сказано выше, отмечу следующие ее достоинства:

• Не горит
• Мало гигроскопична ( при попадании влаги тут же ее отдает, главное — обеспечить вентиляцию)
• Гасит шум
• Морозостойкая
• Стабильность физических и химических характеристик
• Длительный срок эксплуатации

Недостатки:при попадании влаги теряет теплоизолирующие свойства. Требует пароизоляционной и гидроизоляционной пленки при монтаже. Уступает по прочности (например, пеностеклу)

Наиболее популярная теплоизоляция : маты и плиты из базальтовой ваты

• Высокие теплоизолирующие свойства
• Выдерживает высокие температуры, не теряя теплоизолирующие свойства

За основу брались средние цены на вату европейского производства

Стекловата

Производят ее из волокна, которое получают из того же сырья, что и стекло (кварцевый песок, известь, сода).

Выпускают в виде рулонных материалов, плит и скорлуп (для трубной изоляции).

В целом ее достоинства такие же (см. минеральная вата). Она прочнее базальтовой ваты, лучше гасит шум.

Недостаток температуростойкость стекловаты 450°С, ниже, чем у базальтовой (речь идет о самой вате, без связующего). Эта характеристика важна для технической изоляции.

За основу брались средние цены на стекловату европейского производства.

Пеностекло

(ячеистое стекло)

Производят его путем спекания стеклянного порошка с газообразователями ( например известняком). Пористость материала 80-95 %. Это обуславливает высокие теплоизоляционные свойства пеностекла.

Пеностекло очень прочный материал. Также его плюсы: водостойкость, несгораемость, морозостойкость, легкость при механической обработке, в него даже можно вбивать гвозди. Срок его службы практически неограничен. Его «не любят» грызуны. Оно биологически стойкое и химически нейтральное.

Паронепроницаемость пеностекла — так как оно не «дышит» , это нужно учитывать, при обустройстве вентиляции. Также его «минус» это цена, оно дорогое. Поэтому оно и применяется в основном на промышленных объектах для плоских кровель (там где нужна прочность, и где оправдываются денежные затраты на такую теплоизоляцию)

Выпускают в виде блоков и плит.

Кроме перечисленных материалов, есть еще целый ряд материалов, которые также относят к данной группе материалов неорганических теплоизоляционных материалов. Это:

Теплоизоляционные бетоны бывают :

Газонаполненные (пенобетон, ячеистый бетон, газобетон)

На основе легких заполнителей (керамзитобетон, перлитобетон, полистиролбетон и т.п.).

Засыпная теплоизоляция (керамзит, перлит, вермикулит ) отличается высоким водопоглощением, неустойчива к вибрации, может дать усадку со временем, что приводит к образованию пустот, требует высоких затрат при монтаже. У нее есть и плюсы, например: керамзит обладает высоким уровнем морозоустойчивости и прочности.

Теплоизоляционные материалы и изделия из различного растительного сырья

Целлюлозная вата

Целлюлозная вата— это древесноволокнистый материал, мелкозернистой структуры (например, Эковата). Состоит на 80% из древесного волокна и на 12% антипирена (борной кислоты) и на 7 % из антисептика (буры). Методы укладки материала: мокрый и сухой. При мокром способе вату выдувают, что требует спец. установки. Выдувают ее во влажном состоянии . В ее волокнах находится вещество пектин, который обладает клейкостью при увлажнении. За счет этого вата и образует покрытие.

Сухой способ: можно использовать установку или просто ручная укладка. Просто засыпается вата и трамбуется до необходимой плотности.

Преимущества:

• Низкая цена
• Монолитность (сплошной) теплоизоляционного слоя, и как следствие нет «мостиков холода»
• Безопасна при производстве и монтаже
• Хорошая теплоизолирующая способность
• Наносится методом «напыления» это позволяет заизолировать самые углубления и зазоры, возможно утеплять неровные поверхности
• Практически не нуждается в пароизоляции (она впитывает влагу и отдает, без ухудшения теплоизолирующих свойств, и влага не попадает на другие части конструкций)

Недостатки:

• Все-таки это материал в основном из древисины, горючий материал
• Более трудоемкая в укладке
• Низкая прочность на сжатие (не подходит для «плавающих» полов)

Древесноволокнистые(ДВП) и древесностружечные плиты(ДСП)

При их производстве в основном используют древесные отходы, которые пропитывают синтетическими смолами или маслами, после чего их термически обрабатывают.

Существуют следующие виды ДВП: твердые, полутвердые, сверхтвердые, изоляционные, изоляционно-отделочные и мягкие.

Мягкие и используют как теплоизоляцию. Применяют для облицовки каркасных перегородок, стен и потолков зданий, как подкладочный материал под паркет. Они применяется для временных сооружений.

Плотность — 250 кг/м3

Предел прочности при изгибе МПа – не менее 1,2

Водопоглощение за 2 часа, % — не более 30

Теплопроводность — Вт/м°C — не более 0,07

Древесностружечные плиты(ДСП)

Плотность — 250 кг/м3

Предел прочности при изгибе МПа – не менее 5

Водопоглощение за 2 часа, % — не более 80

Теплопроводность — Вт/м°C — не более 0,058

Достоинства : применение плит ускоряет и удешевляет строительство. Дешевые.

Недостатки: Их нужно защищать от увлажнения и грызунов, насекомых, микроорганизмов. Горят.

Пробковая теплоизоляция

Производят из коры пробкового дуба. Отличительные черты – материал экологичный, легкий, прочный на сжатие и изгиб, не поддается усадке и гниению. Материал легко режется (удобно работать с ним). Пробка химически инертна и долговечна (до 50 лет и более). Существуют:

Черный (чистый) агломерат (агломерат — спекшиеся гранулы) — производится из пробковых гранул, скрепленных между собой суберином (натуральной смолой, также входящей в состав пробки) . При производстве агломерата не применяют синтетических веществ и материалов

Белый агломерат агломерат производится из измельченной пробковой коры, которую прессуют при высокой температуре. В качестве связующего вещества здесь может выступать органический клей, смолы или желатин.

Материалы из пробки не горят, а только тлеют (при наличии источника открытого огня). Поэтому их обрабатывают составами, чтобы они были негорючими. При тлении пробка не выделяет вредных веществ.

В качестве теплоизоляции в основном применяют плиты толщиной 25 — 50 мм. Температура применения не выше 120°С.

Полимерная теплоизоляция

Пенопласт

Так называют не один материал, а целое семейство теплоизоляции. Кратко хочу сказать, что они бывают жесткими, полужесткими и эластичными , также деляться они на:

Термопластичные, размягчающиеся при повторных нагреваниях:

• пенополистиролы (ПС)
• пенополивинилхлориды (ПВХ)

Термонепластичные, отвердевающие при первом цикле нагревания и не размягчающиеся при повторных нагреваниях :

• пенополиуретаны (ПУ)
• материалы на основе фенольно-формальдегидных (ФФ)
• эпоксидных (Э) и кремнийорганических (К) смол

Самые распространенные

Полистирольные пенопласты

Существует два метода производства – беспрессовый и прессовый. Внешне практически ничем не отличаются. Структура материала – это маленькие, скрепленные между собой шарики. Материал, произведенный прессовым способом более распространен. Обозначается он как ПС. Беспрессовый обозначается как ПСБ.

Достоинства:

• Прочный
• Высокие теплоизолирующие свойства
• Низкое водопоглощение
• Недорогой
• Удобен в работе
• Практически не имеет нижней тепературной границы применения (поэтому подходит для холодильников)

Недостатки:

• Все таки влага проникает в материал , при замораживании, вода разрушает его структуру
• Горючий
• Подвержены деструкции от солнца (Желтеют и распадаются)
• Не «дышит»

Пенополиуретан

получают при реакции двух жидких компонентов (изоционата и полиола), – в результате которой образуются микрокапсулы, заполненные воздухом.

Если ингредиенты (изоционат и полиол) смешиваются воздухом, то образуется мелкодисперсная аэрозоль, которая наносится на поверхность. Этот процесс называется напыление пенополиуретана.

Достоинства:

• Возможность утеплять неровные поверхности
• Нет стыков (сплошная изоляция)
• Экономит время монтажа
• Широкий диапазоне температур применения (от -250°С до +180°С).
• Материал биологически нейтрален, устойчив к микроорганизмам, плесени, гниению.
• Высокоэластичный материал

Недостатки:

• Горючий, при горении выделяет токсичные вещества
• Требует специальной установки для задувки
• Не «дышит»

Экструдированный пенополистирол

Свое название получил из за метода, которым его производят (экструзия) Имеет прочную, цельную микроструктуру, представляющую собой закрытые ячейки, заполненных газом (воздухом). Ячейки непроницаемы, потому что, в отличие от пенопласта, не имеют микропор, следовательно, проникновение газа и воды из одной ячейки в другую невозможно.

Достоинства:

• Прочнее пенопласта
• Самый низкий показатель водопоглощения
• Долговечность, не разрушается под действием солнца, атмосферных осадков
• Низкая теплопроводность
• Инертность (не вступает в реакцию с большинством веществ)
• Нетоксичный

Недостатки:

• Горючий
• Не «дышит»

Вспененный каучук

Техническая изоляция на основе каучука (эластомера), проще резины. Производят в виде трубок и листов.

Вспененный полиэтилен

Техническая изоляция на основе полиэтилена. Производят также в виде трубок и листов.

Также как техническая изолчяция применяется базальтовая вата.

Анализ основных особенностей

Отражающая теплоизоляция

Изготавливается из вспененного полиэтилена и алюминиевой фольги.

Применяется для:

• жилых , промышленных зданий;
• бань и сауны;
• холодильных камер
• изоляция технологического оборудования в промышленности
• изоляция трубопроводов системы отопления, водоснабжения, вентиляции и кондиционирования.
• для транспорта (автомобили, и др)
• дополнение к основному утеплению.

Технические характеристики отражающей изоляции

Отражающий эффект излучающей энергии, %	до 97
Рабочая температура, ºС	-60..+100
Сопротивление теплопередаче, м2·ºС/Вт	1,2
Водопоглащение, %	0,6 — 3,5
Удельная теплоемкость, кДж/кг·ºС	1,95 — 2
Массовое отношение влаги в материале, %	2
Динамический модуль упругости (под нагрузкой 2-5 кПа), МПа	0,26 — 0,77
Относительное сжатие (под нагрузкой 2-5 кПа)	0,09 — 0,2
Коэффициент теплопроводности, Вт/м2·ºС	0,037-0,039
Звукопоглащение, дБ(А)	32
Предел прочности при сжатии, МПа	0,035
Удельный вес, кг/м3	44±10
Коэффициент паропроницаемости, мг/мчПа	0,0011
Коэффициент теплоусвоения (при периоде 24ч)                           Вт/м·ºС	0,44 — 0,48

Достоинства:

• Отличные теплоизоляционные свойства, за счет отражения лучистой энергии повышает тепловое сопротивление конструкции, без увеличения ее объёма.
• Отличная пароизоляция
• Снижение структурного шума
• Стойкость к корозии, воздействию УФ-излучения, масло- бензо- стоек, не подвержен гниению.
• Долговечность материала до 100 лет при сохранении своих свойств.
• Удобство монтажа

Недостатки:

• Работает только при наличии воздушной прослойки, важен правильный монтаж
• Лучше теплоизолирует в жаркую погоду, чем в холодную (поэтому широко распространена в жарких странах)
• Не всегда есть нужная толщина изоляции, складывать толщину из 2х слоев экономически не эффективно, выгоднее скомбинировать с ватой

Подведу итоги:

В этой статья я перечислила самые популярные материалы на сегодняшний день. Есть много материалов, которые уже устарели. Постоянно появляются новые технологии и материалы. Как видно, выбор их большой, и это не случайно. Нет плохих или хороших материалов. Каждый материал хорош по своему, и выбор его зависит от:

• доступности материала
• условий, при которых будет осуществляться монтаж
• цены (сколько Вы готовы потратить на утепление)
• скорости монтажа (насколько Вам срочно нужно сделать работы),
• есть ли у Вас бригада, которая может произвести качественно работы
• и т.п.

По материалам: Builder Club

Основные характеристики теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционные материалы – строительные материалы и изделия, обладающие малой теплопроводностью и предназначенные для тепловой защиты зданий, технической изоляции, защиты от нагревания.

Приведем основные технические характеристики.

Коэффициент теплопроводности. Характеризует теплопроводность материала и равен количеству теплоты, проходящей через материал толщиной 1 м и площадью 1 кв.м за час при разности температур на двух противоположных поверхностях в 10 град.С. Измеряется в Вт/(м*K) или Вт/(м*С). Теплопроводность зависит от влажности материала (вода проводит тепло в 25 раз лучше, чем воздух, т.е. материал не будет выполнять свою теплоизолирующую функцию, если он мокрый), его температуры, химического состава материала, структуры, пористости.

Пористость – доля объема в общем объеме материала. Для теплоизоляции пористость начинается от 50% и до 90-98% (например, у ячеистых пластмасс). Пористость определяет основные свойства теплоизоляции: плотность, теплопроводность, прочность, газопроницаемость и пр. Важно равномерное распределение воздушных пор в материале и характер пор. Поры бывают открытые, закрытые, крупные, мелкие.

Плотность – отношение массы материала к занимаемому им объему, кг/м3.

Паропроницаемость – величина, численно равная количеству водяного пара в миллиграммах, которое проходит за час через слой материала площадью 1 кв.м и толщиной 1 м при условии, что температура воздуха у противоположных сторон слоя одинакова, а разность парциального давления водяного пара равняется 1 Па.

Сорбционная влажность – равновесная гигроскопическая влажность материала при различной температуре и относительной влажности воздуха.

Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать в порах влагу при прямом контакте с водой. Определяется количеством воды, поглощаемым материалом с нормальной влажностью, когда он находится в воде, к массе сухого материала. Значительно снизить водопоглощение минеральной ваты помогает гидрофобизация (введение специальных добавок, отталкивающих влагу).

Биостойкость – способность материала противостоять действию микроорганизмов, грибков и некоторых видов насекомых. Микроорганизмы живут там, где есть влага, поэтому для повышения биостойкости теплоизоляция должна быть водостойкой.

Огнестойкость – способность конструкций в течение определенного времени выдерживать без разрушения действие высоких температур. Показатели пожарной безопасности – горючесть (Г), воспламеняемость (В), распространение пламени на поверхности (РП), дымообразующая способность (Д) и токсичность продуктов горения (Т).

Прочность – предел прочности при сжатии колеблется от 0,2 до 2,5 МПа. Если прочность при сжатии выше 5 МПа, то материалы называют теплоизоляционно-конструктивными и используют для несущих ограждающих конструкций.

Предел прочности при изгибе (показатель для плит, скорлуп, сегментов) и предел прочности при растяжении (для матов, войлока и пр.) нужны для того, чтобы определить, достаточна ли прочность для сохранности материала при транспортировании, складировании, монтаже.

Температуростойкость – это температура, выше которой материал изменяет свою структуру, теряет механическую прочность и разрушается, а органические материалы могут загораться.

Теплоемкость – количество теплоты, аккумулированное теплоизоляцией, кДж/(кг *град.С). Важная характеристика в условиях частых теплосмен.

Морозостойкость – способность выдерживать многоразовое изменение температур от стадии замораживания до стадии оттаивания попеременно, без видимых признаков нарушения структуры.

Теплоизоляционные материалы — Построй свой дом

 

На страницах своего блога я много говорил о важности утепления дома в целом и отдельных его конструкций в частности. Для того, чтобы утепление было качественным необходимы специальные теплоизоляционные материалы, пригодные для применения в том или ином месте дома. Вот о том, какими бывают теплоизоляционные материалы и как их применять мы и поговорим в этой статье.

 

Если вы являетесь моим постоянным читателем, то, наверное, заметили, что рассматривая тот или иной узел дома мы говорили о конкретных теплоизоляционных материалов, предназначенных для работы именно в этом узле. И это не случайно, так как различные части дома находятся в разных средах, порой диаметрально отличающихся друг от друга. Поэтому и появилась необходимость свести все, понемногу сказанное в отдельных статьях в одну, чтобы стало понятна важность применения этих материалов.

 

Теплоизоляционные строительные материалы

 

Теплоизоляционные материалы необходимы при строительстве зданий и сооружений для уменьшения тепловых потерь при их эксплуатации. Использование теплоизоляционных материалов позволяет делать ограждающие конструкции более тонкими, тем самым снижая затраты на строительные материалы. Но это еще не все. Сокращение тепловых потерь дома позволяет экономить на расходе топлива и электроэнергии. К тому же, теплоизоляционные материалы, как правило, обладают хорошими звукоизоляционными свойствами.

 

Теплоизоляционные материалы должны обладать стойкостью к влаге, огню, химическим препаратам, теплу, воздействию грызунов и микроорганизмов. Сегодня, при строительстве домов используются самые разнообразные теплоизоляционные материалы, о которых мы и поговорим ниже.

 

Виды теплоизоляционных материалов

 

Разнообразие теплоизоляционных материалов иногда ставит в тупик. Что именно выбрать для своего дома? Ведь хочется, чтобы утепление было эффективным и служило как можно дольше. Поэтому, в начале необходимо обратиться к их классификации.

 

Теплоизоляционные материалы различают по виду основного сырья, структуре, плотности, теплопроводности, форме и внешнему виду, а также условиям использования.

 

 

Сырье для теплоизоляционных материалов

 

Для производства теплоизоляционных материалов применяют различное сырье, но все это сырье можно выделить в три группы:

 

Органическое сырье для теплоизоляционных материалов

 

В качестве органического сырья для производства теплоизоляционных материалов используется древесина и торф. Такое сырье отличается низкой биологической стойкостью и подвержено негативному воздействию влаги. Не смотря на это, теплоизоляционные материалы, полученные из органического сырья обладают высокими звукоизоляционными характеристиками. Их представителями являются древесностружечные, древесноволокнистые, фибролитовые, арболитовые, камышитовые и торфяные плиты, а также строительный войлок и гофрированный картон.

 

 

Неорганическое сырье для теплоизоляционных материалов

 

Неорганическое сырье получается при использовании различных видов минерального сырья, например, горных пород, шлаков и асбеста. Из этого сырья получаются малогигроскопичные, морозостойкие и звукопоглощающие изделия. К неорганическим теплоизоляционным материалам принадлежат: минеральная вата, стеклянное волокно, пенс стекло, вспученные перлит и вермикулит, асбестосодержащие теплоизоляционные изделия, а также ячеистые бетоны.

 

 

Полимерное сырье для теплоизоляционных материалов

 

В качестве полимерного сырья для теплоизоляционных материалов используются органические полимеры, которые иногда называют газонаполненными пластмассами. Полимерная термоизоляция в основном применяется в промышленности, в строительной отрасли, а также при производстве бытовых приборов и оборудования. Очень эффективно полимерное сырье для изоляции трубопроводов с использованием полистирола, пенополиуретана и пенопласта. Существует классификация, согласно которой полимерные материалы делят на несколько групп, каждая из которых отличается строением структуры: пенопласты, поропласты и сотопласты.

 

 

Форма теплоизоляционных материалов

 

Для того, чтобы теплоизоляционные материалы было удобно применять на разных плоскостях, им придают различную форму. По форме и внешнему виду теплоизоляционные материалы делятся на: штучные, которым относятся: плиты, блоки, кирпич, цилиндры, полуцилиндры, сегменты; рулонные — это маты, полосы, матрацы; шнуровые, к ним относятся шнуры и жгуты; сыпучие и рыхлые — вата минеральная и стеклянная, вспученные перлит и вермикулит.

 

Жесткая плита, скорлупа, сегмент, кирпич и цилиндр удобны для облицовки различных поверхностей простой формы. Гибкие маты, жгуты и шнуры применяется для утепления трубопроводов.

 

Сыпучие и рыхлые – вата, вермикулит и перлитовый песок эффективны при заполнении различных полостей.

 

Структура теплоизоляционных материалов

 

Структура теплоизоляционных материалов оказывает существенное влияние на их свойства. Особенно наглядно это можно проследить на материалах волокнистого строения. Так, например, теплопроводность древесины вдоль волокон приблизительно в два раза выше теплопроводности поперек волокон.

 

Для характеристики теплоизоляционных свойств материалов, применяемых в виде засыпок, основное влияние оказывает размер зерен. Чем меньше размер зерен, тем лучше теплоизоляционные свойства материала, что характерно даже для тех случаев, когда плотность материала остается неизменной.

 

Рассматривая структуру теплоизоляционных материалов, можно сделать вывод, что малую теплопроводность материалам придают поры, когда они заполнены воздухом. В том случае, если поверхность этих пор будет покрыта пленкой воды или поры будут полностью заполнены водой, теплоизоляционные свойства таких материалов резко снижаются. Это происходит потому, что вода имеет большую теплопроводность по сравнению с воздухом, примерно в 25 раз. Поэтому очень важно защищать теплоизоляционные материалы от переувлажнения.

 

Плотность теплоизоляционных материалов

 

Плотность теплоизоляционных материалов, это величина, равная отношению массы материала ко всему занимаемому им объему. Она измеряется в кг/м³.

 

Стоит отметить, что плотность теплоизоляционных материалов достаточна низка по сравнению с большинством строительных материалов. Это происходит потому, что значительный объем теплоизоляционных материалов занимают поры. Плотность теплоизоляционных материалов, применяемых в строительстве домов находится в пределах от 17 до 400 кг/м³, и зависит от их назначения.

 

Из физики мы знаем, что чем меньше плотность сухого материала, тем лучше его теплоизоляционные свойства при одинаковых температурных условиях. Чем меньше плотность материала, тем больше его пористость. От характера пористости зависят основные свойства теплоизоляционных материалов, определяющие их применяемость в строительных конструкциях: теплопроводность, сорбционная влажность, водопоглощение, морозостойкость и прочность. Лучшими теплоизоляционными свойствами обладают материалы, у которых равномерно распределены мелкие замкнутые поры.

 

Жесткость теплоизоляционных материалов

 

Жесткость теплоизоляционных материалов можно разделить на пять видов. Минеральная вата и теплоизоляционные маты относятся к мягкой теплоизоляции, так как обладают сжимаемостью выше 30% при удельной нагрузке 0,002 МПа. Теплоизоляционные материалы, сжимаемость которых составляет от 6% до 30% при той же удельной нагрузке 0,002 МПа, называют полужесткими. К ним относятся плиты из минеральной ваты и стекловолокна. Жесткие теплоизоляционные материалы, такие как теплоизоляционные плиты из минеральной ваты на синтетической или битумной связующей основе, обладают сжимаемостью до 6%. Так же повышенной жесткостью обладают теплоизоляционные материалы с сжимаемостью до 10% при удельной нагрузке 0,04 Мпа и твердая теплоизоляция сжимаемостью до 10% при удельной нагрузке 0,1 МПа.

 

Телопроводность теплоизоляционных материалов

 

Одним из основных показателей теплоизоляционных свойств является теплопроводность теплоизоляционных материалов. Теплопроводность, это передача тепла внутри одного предмета. Так, например, если у одного предмета одна его часть теплее другой, то тепло будет переходить от теплой части к холодной. Такой же процесс происходит и в здании. Стены, крыша и пол могут отдавать тепло в окружающий мир. Для того, чтобы сохранить тепло внутри дома этот процесс необходимо свести к минимуму. С этой целью и используются теплоизоляционные материалы.

 

В условиях эксплуатации теплопроводность материала меняется и зависит от влажности, температуры окружающей среды и других факторов. В числовой форме теплопроводность характеризуется коэффициентом теплопроводности. Он показывает, сколько тепла за единицу времени проходит через единицу поверхности. Чем выше этот коэффициент у материала, тем быстрее он проводит тепло.

 

Различают три класса теплопроводности теплоизоляционных материалов:

• Класс А — коэффициент проводимости тепла не превышает 0,06 Вт/м*К;
• Класс Б — средний показатель теплопроводности <0,115 Вт/м*К;
• Класс В — материалы с повышенной теплопроводностью <0,175 Вт/м*К.

 

Телопроводность теплоизоляционных материалов является наиболее информативным показателем. Чем он ниже, тем материал эффективнее сохраняет тепло или прохладу в жаркие дни.

 

 

Применение теплоизоляционных материалов

 

Применение теплоизоляционных материалов требует индивидуального подхода. Как я уже говорил, различные элементы дома работают в разных условиях. Поэтому, правильно ответив на вопрос, какой должна быть теплоизоляция именно для вашего дома, вы получите не только удобство его эксплуатации, но и длительный срок службы всей конструкции дома.

 

Теплоизоляционные материалы для фундамента

 

Защита фундамента от влаги и сквозного промерзания, является залогом долговечности дома. Теплоизоляционные материалы для фундамента должны выдерживать большие нагрузки на сжатие, низкую температуру зимой, не впитывать влагу, противостоять грибку и плесени, и иметь длительный срок службы. Этим требованиям полностью удовлетворяют плиты из экструдированного пенополистирола, который может безопасно контактировать с водой и почвой в течение продолжительного времени. Совместно с экструдированным пенополистиролом, для утепления фундамента, используют битумные материалы.

 

 

Теплоизоляционные материалы для стен

 

Через наружные стены дом может терять до 45% тепла, поэтому от того как они утеплены напрямую зависят ваши расходы на отопление. Основным критерием для выбора теплоизоляционного материала для стен, является материал, из которого они сделаны. Для небольших деревянных домов целесообразнее использовать базальтовые или минераловатные плиты, для более крупных зданий, с большой площадью стен подходит экструдированный пенополистирол или пеностекло. Если теплоизоляция стен проводится внутри жилых помещений, теплоизоляционный материал должен быть экологичным, негорючим и невысокой плотности. Чаще всего для этого используется базальтовая вата.

 

 

Теплоизоляционные материалы для пола

 

Пол также берет на себя значительную долю теплопотерь. Потери тепла через неутепленный пол могут достигать 20% от общего объема теплопотерь. Если в доме деревянные полы, то их как правило утепляют минераловатными или базальтовыми плитами. Причем, чем толще слой утеплителя, тем лучше. При устройстве полов с подогревом незаменимыми становятся плиты из экструдированного пенополистирола.

 

 

Теплоизоляционные материалы для крыши

 

С крышей все достаточно просто. Если у вас скатная крыша, то утеплитель укладывается между стропилами. Для этого лучше всего подойдут базальтовые либо минераловатные плиты. В случае, если у вас плоская крыша, эффективнее всего будет работать экструдированный пенополистирол или гидростеклоизол.

 

 

Теплоизоляционные материалы для потолков

 

В том случае, если высота потолков позволяет, их также можно утеплить, обеспечив при этом еще и дополнительную звукоизоляцию помещения. Здесь уже можно пофантазировать, так как утепляющий слой может нести и декоративные функции. Например, его можно выполнить из деревянной облицовочной доски или пеностекла.

 

 

Стоимость теплоизоляционных материалов

 

Рынок строительных материалов предлагает огромный выбор теплоизоляционных материалов. Поэтому давайте посмотрим на факторы, влияющие на их стоимость.

 

Первое на что необходимо обратить внимание, это на страну-производитель материала. При одинаковом качестве импортные материалы всегда дороже. Второе, это плотность. Более плотные материалы всегда дороже. Третьей идет толщина теплоизоляционного материала. Чем толще будет уложен теплоизоляционный слой, тем выше будет его стоимость. Далее можно рассмотреть технологию производства теплоизоляции. Здесь более технологичный материал с лучшими теплоизоляционными характеристиками имеют большую стоимость, однако он позволяет экономить на монтажных работах. Ну и объем закупки. Оптовая закупка теплоизоляционных материалов обойдется вам дешевле.

 

Если резюмировать все вышесказанное, то зна­чи­мость теплоизоляционных материалов труд­но пе­ре­оце­нить. Они будут за­щи­ща­ть ваш дом от ­по­тери тепла, тем самым по­зво­ля­т эко­но­мить на энер­го­по­треб­ле­нии. Пра­виль­но по­до­бран­ные и уложенные теплоизоляционные материалы по­вы­сят ин­вес­ти­ци­он­ную и аренд­ную при­вле­ка­тель­ность вашего дома.

 

В следующей статье я расскажу о теплопотерях частного дома.

 

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

 

что это, виды, сравнение и обзор

Самые распространенные теплоизоляционные материалы – это минеральная вата, плиты пластических масс и различные засыпки. Рассмотрим их более подробно.

Содержание материала

Минеральная вата

Минеральная вата чаще всего представлена в виде плит, рулонных материалов, имеющих разную плотность, в виде войлока, гранул, скорлуп.  Применяется этот материал для утепления и звукоизоляции фасадов, крыш, чердаков, стен и межкомнатных перегородок.

Минеральная вата подразделяется на каменную, стеклянную, шлаковую, керамическую. Первые два вида наиболее распространены и могут содержать в составе стекловолокно либо каменное волокно. Связующим материалом являются фенолформальдегидные смолы в небольшом количестве ( для сравнения в самой лучшей ДСП примерно в 20 раз больше).

Свойства самых широко используемых видов минеральной ваты идентичны, и они считаются одними из лучших утеплителей, изделия из каменной ваты могут выдержать температуру выше 1000 С, а из стекловаты около 700 С, поэтому они применяются в качестве противопожарной изоляции и огнезащиты. Эти материалы практически не выделяют дыма во время пожара.

Волокнистая структура позволяет этим материалам обладать малой теплопроводностью ( 0,032-0,046 Вт/м×С, хорошими звукоизолирующими свойствами и высокой паропроницаемостью (пар проходит между волокнами и не впитывается в них).

Теплоизоляция из минеральной ваты устойчива к образованию грибков и плесени, не портится насекомыми, не разрушается под действием ультрафиолетового излучения, хорошо поглощает звуки. Однако, важно отметить, что минеральная вата не устойчива к высоким механическим нагрузкам, и ,если она не обработана специальными водоотталкивающими средствами, впитывает влагу. Вата небольшой плотности может осесть вниз по стене и создать «мостики холода». Современная стекловата почти не колется, по сравнению со старыми видами, но изделия из стекловаты образуют вредную для здоровья пыль во время деформации конструкций и последующего истирания. В связи с этим этот материал следует использовать только снаружи здания или внутри стен.

На упаковке из плит и матов минеральной ваты должно быть:

1. название продукта
2. название и адрес производителя или официального представителя
3. год производства
4. номер смены или время производства, код происхождения
5. класс огнестойкости (А1 или А2)
6. расчетное термическое сопротивление
7. расчетный коэффициент теплопроводности
8. толщина
9. тип облицовки ( если имеется)
10. количество штук или площадь в одной упаковке
11. код маркировки

Код маркировки рассмотрим на примере MW-EN13162-T5-CS(10)-TR15-WS-DS(TH)-MU1

MW— обозначение минеральной ваты

EN13162-обозначение стандарта

Ti-класс предельных отклонений толщины (от T1 до T7), чем меньше цифра, тем точнее изготовлен продукт

CS(10) i— напряжение сжатия, или прочность на сжатие, при 10% относительной деформации, выраженное в кПа

Tri-прочность на разрыв перпендикулярно плоскости плиты, выраженная в кПа

WS – влагопоглащение при кратковременном погружении в воду ( должно быть не более 1кг/кВ.м

DS (TH) – стабильность размеров при определенной температуре и влажности ( не обязательная информация)

MUi или Zi – коэффициент паропроницаемости или сопротивления паропроницанию, обычно составляет 1

Код маркировки не всегда содержит всю вышеуказанную информацию, часть ее относится к специальным продуктам:

DS(T+) – стабильность размеров при определенной температуре

PL (5) I – сосредоточенная нагрузка деформации 5 мм, указывается в H

WL (P) –водопоглощение при долговременном погружении в воду, не более 3кг/кВ.м

SDi – динамическая жесткость

CPi – сжимаемость

CC – ползучесть при сжатии

APi –фактический коэффициент звукопоглощения

AWi –средний коэффициент звукопоглощения

AFi— сопротивление воздухопроницанию

Умея расшифровывать код маркировки, можно понять свойства продукта и его назначение. Например, можно узнать достаточно ли жесткая минеральная вата для использования в плоских кровлях, или обладает ли она достаточной звукоизоляцией.

Минеральная вата выпускается в виде обычной минераловатной плиты, которая имеет различные размеры, толщина примерно 2-25 см, пропитана гидрофобизирующим составом, плотность тоже бывает различна:

• упругие( плотность от 35 до 120 кг/м³ )
• жесткие ( плотность от 120 до 80 кг/м³ ), обеспечивают лучшую теплоизоляцию

Также встречаются плиты, покрытые битумным слоем, для укладки кровли, плиты с переменным сечением, применяются они для того, чтобы кровля имела соответствующий уклон, позволяющий стекать дождевой воде. Более рыхлые плиты лучше шумоизолируют, а жесткие и полужесткие поглощают ударные шумы.

Двухслойные плиты, используются в наружном утеплении мокрого типа. Жесткий верхний слой предотвращает деформации при монтаже, обеспечивает ровную поверхность для армирования и штукатурки, второй слой – более упругий, обеспечивает теплоизоляцию и хорошее примыкание к стене.

Ламельные плиты. В этих плитах волокна уложены перпендикулярно поверхности плиты. Теплоизоляция у этих плит намного хуже, но они более эластичные и более прочные, этими плитами удобно утеплять криволинейные поверхности

Плиты, покрытые стеклотканью или полимерной пленкой, применяются для утепления быстрым сухим методом, выполняют роль теплоизоляционного слоя в трехслойных стенах типа «сэндвич». Стеклоткань защищает от ветра, влаги и выдувания единичных волокон, упрочняет.

Плиты, покрытые алюминиевой фольгой, применяются для утепления мансард, фольга выполняет функцию пароизолятора и отражает тепло, снижает теплопотери.

Маты, более мягкий и упругий материал

Гранулированная минвата, используется для теплоизоляции методом задувки, подходит для мест, где трудно использовать обычный утеплитель

Как работать с минеральной ватой

Необходимо предотвращать попадание влаги в вату, поэтому лучше всего хранить ее в сухих закрытых помещениях. Необходимую толщину утеплителя определяют с учетом минимально допустимого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции и температурной зоны, в которой будет эксплуатироваться здание. Толщину слоя рассчитывают для каждого конкретного объекта.

Во время работы с минватой нужно

1. Надевать рукавицы и свободную защитную одежду
2. использовать защитные очки и противопылевые респиратор
3. обеспечить хорошую вентиляцию рабочего места
4. после окончания работ тщательно вымыть руки и удалить пыль с одежды

Искусственные пластические массы

Исходя из структуры теплоизоляционные пластмассы, делятся на две группы: пенопласты и поропласты. Пенопласты – это ячеистые пластмассы с малой плотностью, имеющие не сообщающиеся между собой полости и ячейки, которые заполнены газами или воздухом. Поропласты – пористые пластмассы, их структура образована сообщающимися между собой полостями. Больше всего в строительстве распространены пенополистиролы, вспененный полиэтилен, пенополиуретан, которые используются для тепло и звукоизоляции

Пенополистиролы (пенопласты)

Очень часто применяются для теплоизоляции, бывают двух видов: экспандированный пенополистирол (ПСБ), который имеет другое название – пенопласт, и более современный материал – экструдированный пенополистирол (ЭППС). Производятся эти материалы из гранул полистирола, соответственно имеют похожие физические, химические и эксплуатационные характеристики: влагостойкость, легкость при обработке, относительная жесткость, малый вес. По стойкости к огню виды полистирола, которые применяются для теплоизоляции домов, относятся к группе Г1, это значит, что материал воспламеняется при контакте с огнем, но не поддерживает горения, а после извлечения из огня – гаснет. Материалы устойчивы к старению, возможна их утилизация, но также между ними есть и отличия.

Экспандированный пенополистирол (ПСБ)

Впервые, беспресованный пенополистирол был изобретен компанией BASF в 1951 г. Материал представлял из себя – твердый пластик с пористой структурой, получался он при вспучивании полистирола от нагревания под действием газообразователя. На 98% он состоит из воздуха, который закрыт в маленькие ячейки, благодаря этому материал имеет маленькую теплопроводность (0,031-0,040 ВТ/м*С, низкие показатели водопоглощения и паропроницаемости.

Материал очень легкий, но механически стойкий, биологически стойкий и экологичный, но подверженный действию органических растворителей и огня, температуру больше 90 С не выдерживает, показывает хорошие свойства при температуре от -65 С до 65С.

Плиты из пенополистирола используются для утепления стыков крупнопанельных зданий, тепловой изоляции ограждающих конструкций, также используется для звукоизоляции.

Плиты монтируются на основание с помощью специального клея, битумной мастики и дюбелей.

Маркировка и применение

Маркировка плит из экспандированного пенополистирола содержит

• название продукта: плиты пенополистирольные (ПСБ)
• указание на наличие или отстутствие антипирена: ПСБ- обычные или ПСБ-С – самозатухающие
• плотность-ПСБ-С-15, ПСБ-С-25, ПСБ-С-35, ПСБ-С-55 ( цифра означает плотность)
• -размеры: длина, ширина, толщина

Очень важным показателем является плотность плиты, чем она выше, тем плита тверже, но этот параметр не оказывает особого влияния на свойства пенопласта. Если в названии марки присутствует буква С, значит в составе плит есть антипирен, предотвращающий горение материала.

Плиты ПСБ-С-15 – самые легкие, мягкие и дешевые, легко подвергаются повреждениям, их применяют в тех местах, где не предусмотрены сильные нагрузки – в трехслойных стенах или в качестве заполнителя стен деревянной каркасной конструкции. Также применяются в конструкциях крыш между стропилами и в качестве изоляции под сайдинг, для утепления межкомнатных перегородок.

Плиты ПСБ-С-25 – наиболее распространенный и универсальный вид, применяется для утепления стен, крыш и полов. Используются также как и ПСБ-С-15 с более значительными нагрузками.

ПСБ-С-35. Применяют в местах, где нагрузка значительна – для изоляции перекрытий, полов на грунте, теплоизоляции фундаментов и подземных коммуникаций, утепления терасс и полос с подогревом.

ПСБ-С-50. Очень твердые плиты, которые используются в местах с очень высокими нагрузками, их укладывают под слоем бетона в перекрытиях, на полах в гаражах, амбарах, используют для обустройства ровных площадок.

Выпускаются также плиты с профилированной поверхностью, которая позволяет вентилировать пространство между стеной изоляцией, что препятствует накоплению влаги.

Выпускаются и плиты, оклеенные рубероидом с одной стороны, используются они для теплоизоляции крыш, фундаментов. Эти плиты имеют поперечные насечки, благодаря которым их можно сворачивать и транспортировать.

Фольгированные плиты применяются для полов с электроподогревом, фольга отражает тепло и увеличивает прочность плиты на сжатие.

Сэндвич-панели – это трехслойная конструкция из двух жестких листов и утеплителя между ними, они нашли широкое применение в изготовлении и монтаже дверных конструкций и перегородок. Для внутренней отделки используются плиты, оклеенные гипсокартоном.

Гранулят ( пенополистирольные шарики) используется для теплоизоляции в труднодоступных местах, мелкие гранулы задувают в пустоты в стенах, а более крупные используют для заполнения пространства над перекрытием, также в скатах крыши.

Пеноизол – пористый полимерный материал белого цвета, главным преимуществом этого материала является его текучесть, им можно утеплять полы и крыши в эксплуатируемых зданиях, его можно заливать в труднодоступные полости, также важно отметить, что он достаточно дешев. Этот материал имеет и свои недостатки, такие как неприятный специфичный запах во время высыхания.

Экструдированный или экструзионный пенополистирол

Изготавливается методом экструзии – продавливания под давлением через сопла соответствующей формы, это придает материалу определенные свойства и структуру. Из твердого состояния сырье переходит в вязко-текучее, и эта субстанция и есть основа изделий. Такой пенополистирол имеет более прочные, в сравнении с пенопластом, межмолекулярные химические связи и цельную микроструктуру, которая состоит из мелких, полностью закрытых ячеек, в которые не может попасть газ и вода. Благодаря такой структуре этот материал имеет низкую теплопроводность.

Экструдированный пенополистрирол имеет более высокие прочностные характеристики, паронепроницаем, не впитывает влагу, это позволяет использовать этот материал без дополнительной гидроизоляции, с связи с этим его рекомендуют для утепления стен, крыш и других конструкций, которые работают в условиях повышенной влажности и частого контакта с водой – для фундаментов, подвалов и цокольных этажей.

Высокая устойчивость к деформации сжатия позволяет использовать экструдированный пенополистирол для утепления поверхностей, которые испытывают высокие нагрузки. Также следует отметить, что экструдированный пенополистирол долговечен и способен выдерживать резкие перепады температур. При строительстве необходимо учитывать, что под штукатурным фасадом пенополистирол не «дышит» и не выпускает излишнюю влагу из толщи стен.

Плиты экструдированного пенополистирола могут быть покрыты слоем флизелина или геотекстиля.Покрытие плит

Маркировка

Так как государственных стандартов на экструдированный пенополистирол еще нет, рассмотрим международные регламенты. Благодаря маркировке «Styrofoam» IB-A XPS EN13164-T1-CS (10\Y) 250-DS(TH) –TR100 покупатель может получить полную информацию об утеплителе.

• IB-A – шероховатая поверхность, ровная кромка
• XPS— экструдированный пенополистирол
• EN13164 – номер европейского стандарта
• T1 – класс точности геометрических размеров по толщине
• CS(10\Y) 250 – ghjxyjcnm yf c;fnbt ghb 10% деформации составяет 250 кПа
• DS (TH) – стабилность размеров при температуре до 70С и относительной влажности воздуха 90%
• TR100 – минимальная прочность на растяжение – 100 кПа

Вспененный полиэтилен

Его изготавливают путем вспенивания полиэтилена бутан-пропановой смеси. Имеет мелкопористую структуру , эластичен, имеет гладкую поверхность, долговечен, биологически и химически стоек, экологически безопасен. Применяется для теплоизоляции под напольными покрытиями, для изоляции междуэтажных покрытий, для уплотнения межпанельных швов, монтажных зазоров, теплоизоляции трубопроводов, а также систем звукопоглощения.

Изолон марки ППЭ – материал, имеющий закрытопористую структуру, обладает низким коэффициентом теплопроводности, нулевым водопоглощением. Изолон – один из самых эффективных теплоизоляторов, позволяющих значительно уменьшить массу конструкций и сэкономить полезную площадь, этот материал хорошо пароизолирует и эффективен от изоляции ударного шума, несмотря на малую толщину. Изолон может быть покрыт фольгой, которая отражает тепловое излучение.

«Gemafon» — мягкий рулонный материал, который используется для звукоизоляции бетонных перекрытий под стяжкой, как слой для выравнивания под паркет или ковровое покрытие. Использование полотен «Gemafon» толщиной 3 мм снижает уровень шума на 18 дБА, толщиной 5 мм – на 20 дБА. «Gemafon» легко укладывается на жесткие поверхности, полотна укладываются внахлест, с перекрытием на 10 см.

«Thermaflex FR/AC» — эластичные оболочки и листы,  применяются для изоляции трубопроводов систем водоснабжения, отопления, кондиционирования, систем с носителем холода. Этот материал сохраняет необходимую температуру воды, помогает избежать потерь тепла при разводке теплоносителя. «Thermaflex» обладает высокой технологичностью, он легок, эластичен, безвреден, просто монтируется на трубопроводы и сложные системы. ( изоляцию легко устанавливать на дуги и колена)

Пенополиуретан

Производится из полиэфирной смолы и специальных добавок, которые вступают в реакцию с полимером и вспучивают сырьевую смесь. Пенополиуретан различают двух видов – эластичный (выпускают в виде полотнищ и лент) и твердый ( выпускают в виде плит и блоков).  Благодаря специальным добавкам, он не разрушается под воздействием высоких температур и является пожаробезопасным , но при его горении выделяются токсичные газы. Он механически стоек, прочен, устойчив к износу. Применяется в качестве единичных изделий в конструкциях стен и кровель, для утепления трубопроводов.

Поделитесь материалом с друзьями в социальных сетях

Теплоизоляционные материалы, свойства, области применения. Основные современные теплоизоляционные материалы. Достоинства, недостатки.

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 13Следующая ⇒

Основные свойства теплоизоляционных материалов

Теплопроводность

В общем виде теплопроводность можно представить как функцию многих переменных.

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

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

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

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

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

Паропроницаемость

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

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

Воздухонепроницаемость

Теплоизолирующие свойства основываются на том, что предотвращается движение воздуха внутри изоляции .

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

Ветрозащитные свойства.

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

Химическая стойкость

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

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

Область применения

Применение теплоизоляционных материалов в строительстве позволяет повысить степень индустриализации работ, поскольку они обеспечивают возможность изготовления крупноразмерных сборных конструкций и деталей, снизить массу конструкций, уменьшить потребность в других строительных материалах (бетон, кирпич, древесина и др.), сократить расход топлива на отопление зданий, уменьшить потери тепла в промышленных агрегатах. Теплоизоляционные материалы обеспечивают надлежащий комфорт в жилых помещениях, улучшают условия труда на производстве, снижают случаи травматизма.

Применение в строительстве, например, облегченных кирпичных стен вместо сплошной кирпичной кладки позволяет в 2-2,5 раза сократить потребность в кирпиче, цементе и извести, в 3 раза снизить массу конструкции, а также значительно уменьшить транспортные затраты.

Хороший эффект дает использование теплоизоляционных материалов для изоляции тепловых агрегатов, технологической аппаратуры и трубопроводов, что позволяет снизить расход топлива за счет уменьшения теплопотерь.

Очень важным считается использование теплоизоляционных материалов в различных холодильных установках для снижения потерь холода (стоимость получения единицы холода примерно в 20 раз выше получения единицы тепла).

• Пенополистирол

.

К достоинствам следует отнести более низкую, чем у минеральной ваты, теплопроводность, а также низкую стоимость материала.
Недостатками являются меньшая, чем у минеральной ваты, паропроницаемость, высокая трудоемкость работ (сложнее подогнать «в размер» при установке) и более высокая горючесть материала, что вызывает ограничения при его использовании. По этой же причине он не рекомендуется для вентилируемых фасадов каменных домов. Поэтому единственная область применения пенополистирола — в мокрых системах утепления фасадов с последующим оштукатуриванием. Низкая паропроницаемость делает невозможным использование пенополистирола для утепления деревянных фасадов.

• Минеральная вата на каменной основе

.

Волокна данного материала способны выдерживать, не плавясь, температуру свыше 1000°. Благодаря этому свойству минеральная вата не только препятствует распространению огня и высоких температур, но и защищает от возгорания конструкции из горючих материалов. Минеральная вата является гидрофобным материалом, практически не впитывающим в себя влагу (жидкость, попавшая на поверхность материала, не проникает в его толщу), поэтому теплозащитные свойства влажного материала не ухудшаются. Минеравльная вата имеет очень высокую сопротивляемость механическим воздействиям, т.к. . т.к. она состоит из тончайших волокон расположеных хаотично в горизонтальном и вертикальном направлении, под различными углами друг к другу. Благодаря такому расположению волокна сплетаются между собой, обеспечивая высокую жесткость изделий.

• Экструдированный пенополистирол пеноплекс

.

Процесс экструдирования придает пенополистиролу материалу однородную структуру, состоящую из мелких закрытых ячеек размером 0,1-0,2 мм. Именно благодаря ячеистой структуре изоляционные плиты из пеноплекса имеют целый ряд преимуществ: низкая теплопроводность; высокая механическая прочность; отсутствие капиллярности; практически нулевое водопоглощение; устойчивость к циклам замораживания-оттаивания; долговечность.
Основной недостаток при использовании для наружнего утепления стен — отсутствие паропроницаемости.

.

Новый материал на российском рынке. Вспененное стекло обладает присущими только ему уникальными теплофизическими и эксплуатационными свойствами — широкий температурный диапазон применения, непроницаемость для воды и водяного пара, абсолютная негорючесть, стабильность размеров (не дает усадки), высокие прочностные показатели, долговечность, экологическая безопасность, стойкость к агрессивным средам, удобство монтажа. Благодаря своим достоинствам теплоизоляция из вспененного стекла имеет самый широкий диапазон применения. Теплоизоляционные блоки из пеностекла являются — особопрочной, негорючей теплоизоляцией. Благодаря этому изоляция из пеностекла имеет неоспоримое преимущество при использовании в криогенной технике, на пожаро- и взрывоопасных производствах, на особенно важных капитальных объектах.
Недостаток — пеностекло хрупкий и абсолютно невпитывающий материал, поэтому возникают трудности при монтаже. Для монтажа на пожароопасных объектах рекомендуется использовать полимерцементные клеи с повышенной эластичностью и адгезией типа ЭМФИФЛЕКС.

• Теплоизоляционные штукатурки

.

Улучшить теплотехнические характеристики строящихся и эксплуатируемых зданий можно, применив теплые штукатурки. В нашей стране не заслуженно мало внимания уделяется этому эффективному материалу. Штукатурка может быть нанесена при выполнении работ как на наружную, так и на внутреннюю поверхность зданий. В состав входят теплоизоляционный наполнитель, связующее и добавки. Помимо перлита в качестве наполнителя могут быть использованы гранулы пенополистирола, пеностекла и т. д., но наиболее переспективными и экологичными являются неорганические наполнители типа Перлит. Связующее — цемент, гипс. При толщине слоя 4-6 см сопротивление теплопередаче кирпичных стен может быть увеличено в 1,5-2 раза. Хорошо сочетаются перлитовые штукатурки с ячеистым бетоном, пенобетоном и другими материалами, особенно в тех случаях, где необходимо обеспечить необходимую газопроницаемость.
Недостатков нет.

• Ячеистый бетон (пенобетон и газобетон)

.

Пенобетон предотвращает значительные потери тепла зимой, не боится сырости, позволяет избежать слишком высоких температур летом и регулировать влажность воздуха в комнате путём впитывания и отдачи влаги, тем самым способствуя созданию благоприятного микроклимата (Микроклимат деревянного дома). Пенобетон обладает относительно высокой способностью к поглощению звука. В зданиях из ячеистого бетона обеспечиваются действующие требования по звукоизоляции. Благодаря пористой структуре пенобетон является и конструкционным и теплоизоляционным материалом. Его теплоизолирующая способность в 3 – 3,5 раза выше, чем у кирпичной стены. Стандартный пеноблок размером 200х188х388 имеет массу всего 11 кг, что позволяет значительно снизить транспортные и монтажные расходы, снизить трудоемкость работ. При низкой объемной массе пенобетон имеет достаточно высокую прочность на сжатие (3,5-5,0 МПа). Максимальная этажность здания с несущими стенами из пенобетона Д-900 три этажа. Пенобетон относится к негорючим материалам, выдерживает одностороннее воздействие огня в течении не менее 5 — 7 часов. Пеноблоки не подвержены гниению и старению. Большое значение имеет такое свойство пенобетона, как легкая обрабатываемость простейшими инструментами. Пеноблоки легко пилятся, сверлятся, штрабятся, гвоздятся.

• Теплоизоляционные материалы из стекловолокна

.

Наряду с тем, что стекловолоконные материалы пожаробезопасны, экономичны при транспортировке, удобны в работе, они имеют очень низкие коэффициенты теплопроводности (в пределах от 0,035 до 0,044 Вт/мК). Низкая теплопроводность стекловолокна объясняется способностью волокон прочно удерживать воздух, который обладает отличными теплоизолирующими свойствами. Поэтому изоляция из стекловолокна надежно защищает от холода зимой и жары летом. Стекловолокно производится из неорганических веществ, а значит, само по себе не способствует появлению плесени и гнили. Нет опасности, что при попадании воды ухудшатся теплоизолирующие свойства стекловолокна. Оно по своей природе негигроскопично: как впитывает влагу, так и быстро отдает ее.
Недостаток. В строительной конструкции был предусмотрен вентиляционный зазор, который способствует выведению влаги из конструкции.
недостатком является старение связующего компонента, и, как следствие, разрушение структуры материала.

• Плиты и рулоны из прессованной пробки

.

Материал изготавливается из наружного слоя коры средиземноморского пробкового дуба. Изделия из прессованной пробки имеют привлекательный внешний вид, они экологически чисты и применяются для внутреннего утепления жилых помещений, в основном стен, одновременно выполняя функцию декоративной отделки. Пробка часто используется для утепления полов. Теплоизоляционные пробковые щиты могут быть использованы и для утепления фасадов и наружных стен.
Основной недостаток – высокая стоимость.

• Пенофольгированный утепляющий материал

.

Чрезвычайно интересным видом современных утеплителей является слой полиэтиленовой пены, зажатый с двух сторон алюминиевой фольгой. Характерные особенности этого материала — и малый вес и низкий коэффициент теплопроводности (почти в 1,5 раза меньше, чем у стеклянных и базальтовых утеплителей). Немаловажное достоинство — простота монтажа этого утеплителя: он крепится к стенам с помощью строительного степлера.
Как недостаток стоит отметить то, что этот утеплитель абсолютно паро– и газонепроницаем, т.е. помещение перестает «дышать» и, если его не вентилировать, можно столкнуться с эффектом термоса или парника.



Теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционные материалы — это изделия и строительные материалы, которые предназначены для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений. Основной особенностью теплоизоляционных материалов является их высокая пористость и, следовательно, малая плотность и низкая теплопроводность.

Главной целью применения теплоизоляционных материалов является сокращение расхода энергии на отопление здания. Кроме того, использование теплоизоляции в строительстве зданий позволяет существенно снизить массу конструкций, уменьшить расход основных строительных материалов, таких как кирпич, древесина, бетон и др.

На сегодняшний день в конструкциях зданий и сооружений применяются разнообразные теплоизоляционные материалы. Мы перечислим лишь те, которые получили наибольшее распространение. Это теплоизоляционные материалы на основе стекловаты, минеральной ваты, пенополистирола (пенополистирола экструзионного) и пенополиуретана. Крупнейшими производителями теплоизоляции является PAROC (минеральная вата), IZOVER (стекловата) и ROCKWOOL.

Теплоизоляционные материалы широко используются в конструкциях современных зданий. С их помощью утепляют кровли, наружные, внутренние и подвальные стены, полы и перекрытия. В каждом случае к теплоизоляционному материалу предъявляются особые требования, зависящие от условий его эксплуатации. Выбор того или иного материала осуществляется в соответствии с требованиями к материалу и его техническими характеристиками.

Главной технической характеристикой теплоизоляционных материалов является теплопроводность — способность материала передавать теплоту. Для количественного определения этой характеристики используется коэффициент теплопроводности λ, который равен количеству тепла, проходящему за 1 час через образец материала толщиной 1 м и площадью 1 м² при разности температур на противоположных поверхностях 1°С. Отметим, что величина теплопроводности теплоизоляционных материалов зависит от плотности материала, вида, размера, расположения пор и т.д. Также сильное влияние на теплопроводность оказывает температура и влажность материала. В различных странах методики измерения теплопроводности значительно отличаются, поэтому при сравнении теплопроводностей различных материалов важно учитывать, при каких условиях проводились измерения.

К дополнительным параметрам, характеризующим теплоизоляционные материалы, можно отнести плотность, прочность на сжатие, сжимаемость, водопоглощение, сорбционная влажность, морозостойкость, паропроницаемость и огнестойкость.

Знание значений этих параметров и использование их в расчетах систем теплоизоляции позволяет добиться желаемых результатов — существенной экономии строительных материалов и минимального расхода энергии для отопления здания.

Характеристики теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционные материалы обладают рядом теплотехнических свойств, знание которых необходимо для правильного выбора материала конструкции и проведения теплотехнических расчетов. Точность последних в значительной степени зависит от правильного выбора значений теплотехнических показателей. Какие же это показатели?

Теплоизоляция — это… Что такое Теплоизоляция?

Разрушенная теплоизоляция на магистральной теплотрассе

Теплоизоляция — это элементы конструкции, уменьшающие передачу тепла. Также термин может означать материалы для выполнения таких элементов или комплекс мероприятий по их устройству.

Основные типы теплоизоляции

Теплоизоляцию можно разделить по следующим типам, соответствующим разным способам теплопередачи:

• отражающая, которая предотвращает потери за счёт отражения инфракрасного «теплового» излучения
• предотвращающая потери за счёт теплопроводности, водопоглощения, паропроницаемости, то есть за счет кондуктивного и конвективного теплообмена (сочетания передачи тепла через сам материал и воздух или газ, находящийся в нем)

На практике теплоизоляционные материалы принято делить на три вида (по виду основного исходного сырья):

1. Органические — получаемые с использованием органических веществ. Это, прежде всего, разнообразные пенопласты (например, пенополистирол). Такие теплоизоляционные материалы изготавливают с объёмной массой от 10 до 100 кг/м³. Главный их недостаток — низкая огнестойкость, поэтому их применяют обычно при температурах не выше 90°C, а также при дополнительной конструктивной защите негорючими материалами (штукатурные фасады, трехслойные панели, стены с облицовкой, облицовки с ГКЛ и т. п.). Также в качестве органических изолирующих материалов используют переработанную неделовую древесину и отходы деревообработки (древесно-волокнистые плиты, ДВП, и древесностружечные плиты, ДСП), сельскохозяйственные отходы (соломит, камышит и др.), торф (торфоплиты) и т. д. Эти теплоизоляционные материалы, как правило, отличаются низкой водо-, биостойкостью, а также подвержены разложению и используются в строительстве реже. 
2. Неорганические — минеральная вата и изделия из неё (например, минераловатные плиты), лёгкий и ячеистый бетон (газобетон и газосиликат), пеностекло, стеклянное волокно, изделия из вспученного перлита, вермикулита, сотопласты и др. Изделия из минеральной ваты получают переработкой расплавов горных пород или металлургических шлаков в стекловидное волокно. Объёмная масса изделий из минеральной ваты 35—350 кг/м³. Характерная особенность — низкие прочностные характеристики и повышенное водопоглощение, поэтому применение данных материалов ограничено и требует специальных методик установки. При производстве современных теплоизоляционных минераловатных изделий (ТИМ) производится гидрофобизация волокна, что позволяет снизить водопоглощение в процессе транспортировки и монтажа ТИМ.
3. Смешанные — используемые в качестве монтажных, изготовляют на основе асбеста (асбестовый картон, асбестовая бумага, асбестовый войлок), смесей асбеста и минеральных вяжущих веществ (асбестодиатомовые, асбестотрепельные, асбестоизвестковокремнезёмистые, асбестоцементные изделия) и на основе вспученных горных пород (вермикулита, перлита).

Показатели теплопроводимости пенобетона плотностью 150 кг/м³, изготовленного на цементе марки М500Д0, песка 5-ой фракции, пенообразователя Foamin C и воды в сравнении с ППУ изоляцией, указаны в таблице №1:

Теплопотери теплоизолированных труб, Кал/час на 1 п.м.

Диаметр, мм	Пенополиуретан	Пенобетон
57	27,7	23,5
89	35,9	28,5
108	41,5	30,7
159	46,9	44,9
219	59,9	46,9

Основные виды применяемой теплоизоляции:

Применение теплоизоляции

Теплоизоляция применяется для уменьшения теплопередачи всюду, где необходимо поддерживать заданную температуру, например:

Теплоизоляция стен

Теплоизоляция наружных стен выполняется в основном тремя способами:

1. Навесной вентилируемый фасад с применением теплоизоляции (каменная или стеклянная вата)
2. Тонкослойная штукатурка фасадов по теплоизоляционному материалу (пенополистирол или минеральная вата)
3. Трехслойная конструкция стен (трехслойная, слоистая или колодцевая кладка, сэндвич-панели клееные или сборные, трехслойные ж/б стеновые панели).

С точки зрения теплофизики наиболее эффективно применять теплоизоляцию снаружи, так как в этом случае несущая конструкция стены находится всегда в зоне положительных температур и оптимальной влажности. Возможно применение теплоизоляции изнутри здания, но при этом варианте необходимо проводить расчет по влажностному режиму на необходимость слоя пароизоляции и только в исключительных случаях, когда невозможно изменить фасад здания по тем или иным соображениям (здание имеет высокую архитектурную и художественную ценность и т. д.).

Для теплоизоляции стен традиционно применяют следующие виды теплоизоляционных материалов: пенополистирол, Минеральная вата или Стекловата (стекловолокно). Также применяются утеплители из полиэфирного волокна с пониженной горючестью, среднее значение коэффициента теплопроводности которого составляет приблизительно 0,02 Вт/(м•K).

Утепление деревянного дома имеет несколько значительных особенностей, а именно теплоизоляция стыков несущих элементов (брус, сруб и т. д.). Традиционно для этой цели использовались такие естественные материалы как пакля и мох. В современном мире им на смену пришел столь же натуральный и экологичный, но более практичный утеплитель деревянного дома — им стал лен или джут.

Материалы для изготовления теплоизоляции

Для изготовления теплоизоляции, препятствующей теплопроводности, используют материалы, имеющие очень низкий коэффициент теплопроводности, — теплоизоляторы. В случаях, когда теплоизоляция применяется для удержания тепла внутри изолируемого объекта, такие материалы могут называться утеплителями. Теплоизоляторы отличаются неоднородной структурой и высокой пористостью.

См. также

Теплопроводность

Примечания

Ссылки

• Аблесимов Н.Е., Земцов А.Н. Релаксационные эффекты в неравновесных конденсированных системах. Базальты: от извержения до волокна. Москва, ИТиГ ДВО РАН, 2010. 400 с.

Материалы и методы теплоизоляции зданий

Что такое теплоизоляция зданий?

В целом, люди, живущие в жарких регионах, хотят сделать свою внутреннюю атмосферу очень прохладной, так же как люди, живущие в холодных регионах, хотят более теплой атмосферы внутри. Но мы знаем, что передача тепла происходит от более горячих мест к более холодным. В результате происходит потеря тепла. Чтобы преодолеть эту потерю в зданиях, предусмотрена теплоизоляция для поддержания необходимой температуры внутри здания.Цель теплоизоляции — минимизировать теплопередачу между внешней и внутренней частью здания.

Материалы и методы теплоизоляции зданий

На рынке доступно множество видов теплоизоляционных материалов:

1. Изоляция плит или блоков
2. Изоляционное одеяло
3. Сыпучая изоляция
4. Изоляционные материалы летучей мыши
5. Изоляционные плиты
6. Светоотражающие листовые материалы
7. Легкие материалы

1.Изоляция плит или блоков

Блоки изготавливаются из минеральной ваты, пробковой доски, пеностекла, пористой резины или опилок и т. Д. Они крепятся к стенам и крыше для предотвращения потери тепла и поддержания необходимой температуры. Эти доски доступны в размерах 60 см x 120 см (или больше) с толщиной 2,5 см.

2. Изоляционное полотно

Изоляционные материалы

доступны в форме одеяла или в виде бумажных рулонов, которые накидываются прямо на стену или потолок.Они гибкие и имеют толщину от 12 до 80 мм. эти одеяла сделаны из шерсти животных, хлопка или древесных волокон и т. д.

3. Изоляция с неплотным заполнением

В стене предусмотрено место для стоек, где должны быть окна и двери. В этом подрамнике стены предусмотрена засыпка изоляционными материалами. Материалы: минеральная вата, древесноволокнистая вата, целлюлоза и др.

4. Изоляционные материалы летучей мыши

Они также доступны в виде рулонов полотна, но изолирующие рулоны летучей мыши имеют большую толщину, чем материалы типа полотна.Они также распространяются по стенам или потолку.

5. Изоляционные плиты

Изоляционные плиты изготавливаются из древесной массы, тростника или других материалов. Эти целлюлозы сильно прессуются с некоторым напряжением при подходящей температуре, чтобы сделать их твердыми плитами. Они доступны на рынке во многих размерах. И они, как правило, предназначены для внутренней облицовки стен, а также для перегородок.

6. Светоотражающие листовые материалы

Светоотражающие листовые материалы, такие как алюминиевые листы, гипсовые панели, стальные листы. Материалы будут иметь большую отражательную способность и низкий коэффициент излучения.Итак, эти материалы обладают высокой термостойкостью. Тепло уменьшается, когда солнечная энергия ударяет и отражается. Они закреплены снаружи конструкции, чтобы предотвратить попадание тепла в здание.

7. Легкие материалы

Использование легких заполнителей при приготовлении бетонной смеси также дает хорошие результаты в предотвращении потерь тепла. Бетон будет иметь более высокую термостойкость, если он будет сделан из легких заполнителей, таких как доменный шлак, вермикулит, заполнители обожженной глины и т. Д.

Другие общие методы теплоизоляции зданий

Без использования каких-либо теплоизоляционных материалов, как указано выше, мы можем получить теплоизоляцию следующими способами.

• Затенением крыши
• По высоте потолка
• Ориентация здания

8. Затенением крыши

Обеспечивая затенение крыши здания в месте прямого попадания солнца на здание в часы пик, мы можем уменьшить тепло за счет затемнения крыши.Для притенения необходимо обеспечить точный угол наклона для предотвращения попадания солнечного света.

9. По высоте потолка

Тепло поглощается потолком и излучается вниз, в здание. Но следует отметить, что вертикальный градиент интенсивности излучения незначителен за пределами от 1 до 1,3 м. Это означает, что он может перемещаться на расстояние от 1 до 1,3 м вниз от потолка. Таким образом, установка потолка на высоте от 1 до 1,3 м от высоты человека снизит потери тепла.

10. Ориентация здания

Ориентация здания по отношению к солнцу очень важна. Таким образом, здание должно быть ориентировано таким образом, чтобы не подвергаться большим тепловым потерям.

.

Теплоизоляционный материал на основе «джута»

1. Введение

Среди различных волокнистых культур джут является одним из старейших культивируемых волокнистых культур в Индии. Джут в основном выращивают в восточной части Индии, и его производство является самым высоким в мире, и на протяжении веков он широко использовался в качестве технического текстиля. Джутовое волокно используется для армирования сельских глиняных домов. Джутовые мешки используются как теплоизоляционный материал [1], а также для домашних животных, таких как крупный рогатый скот, коза, собака и т. Д.Помимо этого, это самая дешевая волокнистая культура, доступная на сегодняшний день в больших количествах. Что касается свойств джутового волокна, то оно имеет как хорошие, так и нежелательные свойства. По сути, это волокно представляет собой сетчатую структуру, которая обеспечивает хорошее покрытие, хорошую прочность на разрыв, обеспечивает прочность и долговечность, меньшее удлинение при разрыве, обеспечивает стабильность размеров и естественный цвет, который является этническим по своей природе. В отличие от любых других волокон, недостатками урожая из джутового волокна являются высокая шероховатость и колючость поверхности, низкое растяжение при разрыве и грубость, что ограничивает его использование в текстильных изделиях.

Помимо этих свойств, материалы на основе джута обладают такими свойствами, как тепло-, звуко- и электроизоляционные материалы, из которых более популярно применение в области теплоизоляции [1, 2]. По использованию материала изоляционный материал можно разделить на пригодный для носки текстиль и текстильный материал, не предназначенный для ношения. Носимый текстиль — это текстиль, который любой человек носит либо при прямом контакте с кожей, либо в качестве вспомогательной одежды, такой как куртка, защитная одежда [3], перчатки и т. Д.Напротив, неносные материалы — это материалы, которые не используются непосредственно людьми, а используются косвенным образом, например, изоляционный ковер, напольный коврик, изоляция, используемая для покрытия электрического кабеля в качестве защитного материала, покрытие крыши, настенные покрытия и т. д. В настоящее время материалы на основе джута используются в виде волокон, пряжи, ткани и композитных материалов. Существуют исследования, в которых демонстрируется метод измерения изоляционных свойств и влияние этих свойств на различные внешние параметры.

С учетом этого была разработана и разработана теплая одежда с использованием волокон и пряжи на основе джута. Теплоизоляция — одно из важнейших свойств любых теплых тканей [3–6]. Разумные модификации структуры волокна / пряжи являются одной из важных частей в том, что касается теплоизоляционного материала. Свойства, связанные с теплоизоляцией, в основном зависят от наличия воздушных пор в текстильной структуре. Статический воздух, задерживаемый в порах ткани, заставляет ткань действовать как теплоизоляционный материал [2].Что касается звукоизоляции, то она во многом зависит от морфологии поверхности материала. Здесь морфология указывает на шероховатость поверхности, пустоты на поверхности материала, компактность материала, интенсивность шероховатости, структуру материала (тканый / нетканый) и т.д.

Из этих трех (термический, звуковой и электрический ) основные типы изоляционных материалов на основе джута, значительный вклад был задокументирован в области теплоизоляции. Таким образом, основной упор в этой главе сделан на характеристику теплоизоляции материалов на основе джута, факторы, влияющие на теплоизоляцию этих материалов, и возможные области применения теплоизоляционных материалов на основе джута.

2. Оценка теплоизоляции

Термическое сопротивление текстильного материала обычно определяется как отношение разности температур между двумя поверхностями текстильного материала к скорости потока тепла на единицу площади, перпендикулярной поверхностям. Это аналогично электрическому сопротивлению в случае протекания тока через электрический проводник. В дисковом методе дисковое устройство Ли применялось к текстилю для оценки термического сопротивления пробитых иглой нетканых материалов.Исследуемый материал помещается между двумя поверхностями металлических дисков, одна из которых имеет известное тепловое сопротивление. В установившемся режиме измеряется перепад температуры на металлическом диске с известным значением теплового сопротивления и на испытуемом материале, и на основании полученных значений термическое сопротивление образца определяется с помощью следующих методов [4].

Пусть TR _k и TR _s будут термическими сопротивлениями известного диска и испытуемого образца соответственно.Пусть t ₁ будет температурой, зарегистрированной нижней поверхностью известного диска, t ₂ будет температурой, зарегистрированной нижней поверхностью образца под, и t ₃ будет верхней поверхностью испытуемого образца. Предполагая постоянную скорость потока тепла в установившемся режиме, TR _s вычисляется по следующей формуле в градусах Кельвина квадратный метр на ватт:

t1 − t2TRk = t2 − t3TRs или TRs = TRk × t2 − t3t1 − t2E1

Рисунок 1.

Прибор для измерения термического сопротивления тканей.

В этом эксперименте для измерения термического сопротивления иглопробивных тканей на основе джута использовался защищенный прибор с двумя пластинами для измерения термического сопротивления (рис. 1) [4–6]. Термостойкий прибор основан на микропроцессоре и выдает автоматические результаты измерения термического сопротивления в «вместе». Площадь использованного образца для испытаний составляет 706,85 см ² (диаметр 30 см). Тест является неразрушающим, а процесс подготовки образцов свободен от человеческих ошибок. Теплоизоляция каждого образца ткани измеряется случайным образом в пяти разных местах под давлением 0.3352 кПа. Учитывали среднее значение пяти показаний, и коэффициент вариации показаний составлял <2%. Перед оценкой теплоизоляционных свойств все тканевые материалы должны быть кондиционированы в стандартных атмосферных условиях [7].

Значение удельного термического сопротивления (STR _s ) используется для сравнения термического сопротивления различных образцов нетканого материала. Значения STR _s для всех образцов определяются с использованием следующего уравнения [4]: ​​

, где STR _s — удельное тепловое сопротивление в К · м ² / Вт; ТР _с , величина термического сопротивления ткани, К м ² / Вт; и T ₀ , средняя толщина в метрах при 1.Давление образца ткани 55 кПа.

3. Изоляционные материалы на основе джута и важные факторы, влияющие на их изоляционные свойства

Джутовому волокну присуще свойство хорошей теплоизоляции. Различные конструкции из текстильных материалов на основе джута дополнительно улучшили характеристики и свойства изоляции [8]. Существуют различные применения, в которых конструкции на основе джута используются в качестве изоляционного материала, например, теплая одежда, напольный коврик, ковер, контроль температуры почвы в сельском хозяйстве, подвесной потолок, временная перегородка, звукопоглощающий материал в аудитории и т.В зависимости от требований к изоляции используются различные текстильные структуры, такие как волокна, пряжа и ткань. Иногда композитные конструкции также используются как ДСП, так и армированные волокном. Опять же, в качестве изоляционного материала используются тканые, нетканые и вязаные конструкции. В следующих исследованиях подробно рассматриваются различные возможные изоляционные материалы из тканей на основе джута.

3.1. Теплоизоляционные свойства нетканых материалов на джутовой основе

Различные типы параллельно уложенных и случайно уложенных иглопробивных и склеенных нетканых материалов были приготовлены с использованием смешивания различных волокнистых материалов (полипропилен, акрил, джут, шерстяной джут, джутовые кадди, хлопок, шерсть , рами, волокна листьев ананаса и т. д.). Были использованы два типа методов смешивания, такие как сэндвич и гомогенный. Сэндвич-смесь полипропилена или акрила с шерстяным джутом показывает лучшую теплоизоляцию по сравнению с гомогенными смешанными материалами, как обнаружил Дебнат. Они также обнаружили, что нетканый материал, изготовленный из шерстяного джут-шерсти (2: 1), шерстяного джут-акрила (2: 1) и шерстяного волокна джут-ананас (2: 1), обладает лучшими теплоизоляционными свойствами. Воздухопроницаемость и теплопроводность джутовых иглопробивных нетканых материалов были изучены Debnath et al.[3] и обнаружили, что нетканый материал, перфорированный иглой, имеет плохую теплопередачу. Кроме того, факторный дизайн Бокса и Бенкена использовался для проектирования и разработки нетканых материалов с прошивкой из джута и полипропилена для изучения влияния веса ткани, плотности прошивки и пропорции смеси на толщину, термическое сопротивление, STR _s , воздух проницаемость и секционная воздухопроницаемость. Полипропиленовое волокно толщиной 0,44 текс, длиной 80 мм и джутовое волокно марки Tossa-4 были использованы для разработки смешанного иглопробивного нетканого материала из смеси джута и полипропилена.Некоторые важные свойства этих джутовых и полипропиленовых волокон представлены в Таблице 1.

Свойство	Джут	Полипропилен
Тонкость волокна, текс	2,08	0,44
Плотность, г / см 3	1,45	0,92
Восстановление влажности при относительной влажности 65%,%	12,5	0,05
Предел прочности при растяжении, сН / текс	30.1	34,5
Относительное удлинение при разрыве,%	1,55	54,13

Таблица 1.

Свойства джутовых и полипропиленовых волокон [4].

3.2. Приготовление нетканых теплоизоляционных материалов из смеси джута и полипропилена

Первоначально джутовые тростники открывали с помощью ролика и более четкой карты. В результате получается открытое штапельное волокно почти без сетки. Затем шерстяные джутовые и полипропиленовые волокна вручную открывают по отдельности и смешивают в трех различных пропорциях смеси, как указано в таблице 2.Принимая во внимание количество волокон на разных стадиях шерстяного джута, взятые волокна джута на 2% больше, чем указано в таблице 2, для поддержания целевой пропорции смеси. Затем смешанные материалы полностью открывали, пропуская через один кардочесальный проход.

Затем смешанные волокна подавали на решетку валика и более прозрачную карту с равномерной и заданной скоростью, так что можно было получить полотно плотностью 50 г / м. ² . Волокнистое полотно, выходящее из карты, подавалось на питающую решетку перекрестного притира, и перекрестно уложенные полотна получали с углом перекрестного нахлеста 20 °.Затем полотно подавали в зону прошивки. Требуемая плотность иглопробивания была получена путем регулировки скорости подачи.

В соответствии с требованиями к плотности ткани (г / м ² ), определенное количество полотен было взято и пропущено через зону прошивки машины несколько раз, в зависимости от требуемой плотности пуансона. Плотность пуансона 50 ударов / см. ² наносили на каждый проход полотна, альтернативно обращая лицевую сторону полотна [4]. Образцы ткани были изготовлены в соответствии с кодированными и фактическими уровнями трех переменных (таблица 2).

Глубина проникновения иглы поддерживалась постоянной и составляла 11 мм. Для всех полотен использовались иглы 15 × 18 × 36 × R / SP, 3½ × ¼ × 9.

900 82 13

Код ткани	Уровни переменных
	X 1 уровень		X 2 уровень		X 378 уровень
	Кодированный	Фактический	Кодированный	Фактический	Кодированный	Фактический
1	−1	250	−1	150	0	60:40
2	−1	250	1	350	0	60:40
3	1	450	−1	150	0	60:40
4	1	450	1	350	0	60:40
5	-1	250	0	250	-1	40:60
6	-1	250	0	250	1	80:20
7	1	450	0	250	−1	40:60
8	1	450	0	250	1	80:20
9	0	350	−1	150	−1	40:60
10	0	350	−1	150	1	80:20
11	0	350	1	350	-1	40:60
12	0	350	1	350	1	80:20
0	350	0	250	0	60:40
14	0	350	0	250	0	60:40
15	0	350	0	250	0	60:40

Таблица 2.

Фактические и закодированные значения трех независимых переменных и план эксперимента [4].

X ₁ — Вес ткани, г / м ² ; X ₂ — Плотность игл, ударов / см ² ; и X ₃ — Соотношение смеси (полипропилен: шерстяной джут).

3.3. Влияние веса ткани, плотности прошивки и доли смеси джут-полипропиленового смешанного иглопробивного нетканого материала на термическое сопротивление

Было обнаружено, что термическое сопротивление значительно увеличивается с увеличением веса ткани [4] ( p r = 0,82), как получено из Таблицы 3. Существует более заметное увеличение значения термического сопротивления ткани с увеличением веса ткани при плотности прошивки 150, чем при 350 ударах / см. ² . При увеличении плотности прошивки в пределах экспериментального диапазона термическое сопротивление не оказывает существенного влияния даже при изменении джутового компонента в смеси от 40% до 60%. Оптимальное значение термического сопротивления 8.5 × 10 ⁻² K м ² / W найдено при плотности ткани 430 г / м ² , плотности прошивки 150 ударов / см ² и содержании джута 40% в смеси. Количество волокон на единицу объема ткани увеличивается с увеличением веса ткани, что приводит к увеличению толщины ткани и большему количеству пустот в полученной структуре ткани. Это в конечном итоге увеличивает термическое сопротивление ткани при увеличении веса ткани. Напротив, при увеличении плотности прошивки термическое сопротивление значительно снижается ( p <0.05000 и отрицательная корреляция, r = -0,67), как показано из корреляционной матрицы (Таблица 3). Это происходит из-за более высокой степени уплотнения и, следовательно, уменьшения пустот в конструкции. Поскольку воздух действует как теплоизоляционный материал, попадание в воздушный карман в структуре ткани снижает тепловое сопротивление ткани из смесового джута.

Переменные	FW	N ρ	J %	T	TR	STR s	AP	SAP
FW	1.00	—	-0,00	0,50	0,51	0,28	-0,93 *	-0,75 *
N ρ	0,00	1,00	0,00	−0,49	−0,67 *	−0,61 *	−0,11	−0,33
J %	−0,00	0,00	1,00	−0,39	−0,26	−0 .02	−0,19	−0,43
T	0,05	−0,49	−0,39	1,00	0,82 *	0,29	-0,36	0,08
с	0,51	−0,67 *	−0,26	0,82 *	1,00	0,78 *	−0,37	−0,02
STR 2	с	0.28	−0,61 *	−0,02	0,29	0,78 *	1,00	−0,22	−0,11
AP	−0,93 *	−0,11	−0,19	−0,36	−0,37	−0,22	1,00	0,89 *
SAP	−0,75 *	−0,33	−0,43	0,08	−0,02		0,08	−0,02	0.89 *	1,00

Таблица 3.

Корреляционная матрица переменных [4].

FW — Вес ткани, г / м ² ; N _ρ — Плотность игл, пуансонов / см ² ; J % — Пропорция джута, T ₀ — Толщина ткани, см; TR _с — Термическое сопротивление × 10 ^–2 , К м ² / Вт; STR _с — Удельное термическое сопротивление, К м / Вт; AP — Воздухопроницаемость, см ³ / см ² / с; SAP — Воздухопроницаемость сечения, см ³ / с / см.

* Корреляции значимы при p <0,05000.

Тепловое сопротивление = 4,0520833 — 0,0114167 X ₁ — 0,0007917 X ₂ + 0,0558333 X ₃ 0,00000163 X — 0,0000104 X ₂ ² — 0,0021979 X ₃ ² + 0.0000250 X ₁ X ₂ — 0,0002125 X ₁ X ₃ — 0,0001 X 9016 _{X 9016 3} ( R = 0,9002; F _9,5 = 15,04)

3.4. Влияние веса ткани, плотности прошивки и соотношения смешанного иглопробивного нетканого материала из джута и полипропилена на удельное тепловое сопротивление

Исследование специфических теплоизоляционных свойств смешанного иглопробивного нетканого материала из джута и полипропилена [4] показывает, что STR _s в значительной степени зависит от различных уровней содержания джута, составляющих 20%, 40% и 60% соответственно (рис. 2).Это исследование также показывает, что с увеличением плотности прошивки STR _s уменьшается. Они обнаружили, что между плотностью прошивки и STR _s существует значимая ( p <0,05000) отрицательная корреляция ( r = -0,61), показанная в матрице корреляции (Таблица 3). С увеличением плотности прошивки происходит формирование консолидированной структуры, в результате чего в структуре ткани уменьшаются имеющиеся воздушные карманы. Опять же, с увеличением веса ткани количество волокон на единице площади ткани увеличивается, что увеличивает пустоты в структуре ткани.В конечном итоге они влияют на STR _s иглопробивного нетканого материала. На Рисунке 2а показано, что сначала термическое сопротивление увеличивается до 375 г / м ² веса ткани, а затем оно уменьшается с дальнейшим увеличением веса ткани. Такая же тенденция наблюдалась и при уровне содержания джута 60%, но тенденция к снижению STR _s происходит при более низком весе ткани (325 г / м ² ), как показано на рисунке 2b. Это связано с тем, что по сравнению с полипропиленовым волокном джут может легко образовывать консолидированную структуру из-за своей низкой упругости.Из-за этого при более высоком уровне прошивки и содержания джута сначала улучшается уплотнение ткани, а после определенного веса ткани (325 г / м ² ) увеличивается объемность. Большее количество волокон, доступных для каждой иглы во время прошивки, с увеличением веса ткани означает, что большее количество волокон будет доступно для иглы во время прошивки. При дальнейшем увеличении веса ткани с 325 г / м ² добавочное количество волокон на зазубрине недостаточно для образования лучшего перепутывания, что приводит к плохой консолидации.Таким образом, с увеличением содержания джута (60%) уплотнение ткани происходит при весе ткани 325 г / м ² (более низкий уровень) по сравнению с тем, что происходит при уровне содержания джута 40% (Рисунок 2c). Оптимальное значение STR _s , равное 20,6 K м / Вт, было получено при 150 ударах / см ² плотности прошивки и 400-450 г / м ² веса ткани при более низком содержании джута (40%) в игле из смеси джута и полипропилена. -перфорированный нетканый материал (рис. 2б).

Рисунок 2.

Влияние веса ткани и плотности прошивки на удельное термическое сопротивление при (а) уровнях содержания джута 20%, (б) 40% джута и (в) 60% джута [4].

Удельное термическое сопротивление = — 2,3122917 + 0,0612292 X ₁ — 0,0160917 X ₂ + 0,5955833 X ₃ — 0,00163

2 + 0,0000452 X ₂ ² — 0,0056073 X ₃ ² — 0,0000365 X _{1 X 1}  0.0002725 X ₁ X ₃ — 0,0002163 X ₂ X ₃ ( R = 0,9327 _{; R = 0,9327; = 7,69)}

Кроме того, Ячменев и др. [9] обсудили теплоизоляционные свойства биоразлагаемых нетканых композитов на основе целлюлозы для автомобильного применения. Данная работа направлена ​​на разработку биокомпозитного материала на основе джута для автомобильного применения.Они разработали формуемые нетканые композиты на основе целлюлозы с превосходными теплоизоляционными свойствами, которые были изготовлены из кенафа, джута, льна и хлопковых отходов с использованием переработанного полиэстера и некачественного полипропилена. Композиты из этих волокон имеют превосходную форму, стабильность и высокие свойства при растяжении и изгибе в сочетании с экономическими и экологическими преимуществами. На лабораторном оборудовании были изготовлены четыре различных типа конструкций с различными целлюлозными волокнами, технологиями производства и различным соотношением растительно-синтетических волокон.Измеритель установившегося теплового потока использовался для измерения теплопроводности и теплопроводности образцов композитов. Результаты исследования показывают, что теплоизоляционные свойства нетканых композитов на основе целлюлозы значительно различаются в зависимости от типа целлюлозных волокон, соотношения целлюлозных волокон и синтетических волокон и конечной плотности композита [9].

3.5. Измерение значения теплоизоляции и сравнительное исследование различных материалов на основе джута

Для измерения значения теплоизоляции (TIV) различных текстильных материалов на основе джутовых и хлопковых волокон можно использовать простой метод [8, 10–14].Методы, которые обычно используются для измерения TIV, — это дисковый метод, метод постоянной температуры и метод охлаждения. Из этих трех методов метод охлаждения является самым простым по сравнению с двумя другими методами. В этом методе измерения теплоизоляции горячее тело оборачивают тканью и измеряют скорость его охлаждения. Внешняя сторона ткани подвергается воздействию воздуха. В этом эксперименте время, необходимое горячему телу, покрытому образцом ткани ( t _c ) и без образца ( t _u ), для охлаждения в определенном температурном диапазоне при идентичных атмосферных условиях. условия.Для измерения теплоизоляции этим методом латунный цилиндр (длина 45 см, внешний диаметр 5 см и толщина 2 мм), закрытый с одного конца пробкой, заполнялся дистиллированной водой, нагретой до примерно 50 ° C. Горловина цилиндра закрывалась пробкой, в которую вставлялся термометр. Для имитации реальных условий на поверхность цилиндра была намотана проволочная сетка, чтобы получить зазор 2 мм между образцом ткани и латунным цилиндром. Образец ткани прямоугольной формы использовался для покрытия всей внешней поверхности латунной трубки.Продольные края образца были сделаны так, чтобы они плотно соприкасались друг с другом, избегая наложения, и удерживались на месте с помощью виолончельной ленты на стыке, проходящей параллельно длине цилиндра [3].

Эксперимент был начат, когда температура воды была ровно 48 ° C. Секундомер использовался для определения времени падения температуры на каждый 1 ° C. На основании этих данных была построена кривая охлаждения, и было определено время, необходимое для охлаждения с 48 ° C до 38 ° C. TIV был рассчитан с использованием метода Марша следующим образом [3, 5]:

, где ( t _c ) — время, необходимое покрытому телу для охлаждения в определенном температурном диапазоне и ( t _u ) — время, необходимое непокрытому телу для охлаждения в том же диапазоне температур.Они обнаружили, что TIV зависит от толщины ткани, веса основы (веса ткани) и количества слоев ткани [1]. Также важны воздушные пространства внутри ткани и пространство между тканью и телом. TIV ткани выше, когда между цилиндром и тканью присутствует непроводящая сетка (полиэтилен) вместо проводящей металлической сетки в том же месте. Увеличение любого из этих факторов значительно увеличивает TIV. Было отмечено незначительное влияние на TIV с различной тканью.

3.6. Теплоизоляционные свойства трикотажных полотен на основе джута

Структура ткани играет очень важную роль в теплоизоляционных свойствах, о которых упоминалось ранее. Далее в той же строке Vigneswaran et al. исследовали структуру трикотажного полотна на основе джута [15]. Они изучили влияние теплопроводности трикотажных тканей из смеси джута и хлопка. Теплопроводность обратно пропорциональна теплоизоляции. Они установили взаимосвязь между свойствами ткани и теплопроводностью различных разработанных трикотажных полотен из смеси джута и хлопка.Полученный ими экспериментальный результат подтверждает, что более низкая теплопроводность достигается при более высоких пропорциях джутовой смеси. Они пришли к выводу, что теплопроводность уменьшается с увеличением толщины ткани. Это исследование также показывает, что значения коэффициента воздухопроницаемости и плотности ткани влияют на теплопроводность трикотажных полотен из смеси джута и хлопка. Более высокие значения TIV отмечаются при более высоком коэффициенте плотности ткани и более низкой воздухопроницаемости [15]. Также обсуждались коэффициенты корреляции регрессии между различными свойствами ткани и теплопроводностью.

3,7. Теплоизоляционные свойства теплой одежды на основе джута

Доказано литературными данными, что ткани на основе джута обладают одинаково хорошими теплоизоляционными свойствами по сравнению с синтетическими акриловыми и хлопковыми шалевыми материалами [11]. Джут и полые полиэфирные материалы используются для изготовления уточных нитей шали, а хлопчатобумажная пряжа используется в направлении основы для плетения ткани шали. Помимо теплоизоляционных свойств, у разработанных платков из смесового джута, полиэстера и хлопка лучше другие свойства, такие как воздухопроницаемость, фактор покрытия ткани.Кроме того, при создании куртки для зимнего сезона использовались смешанные джутовые, полиэфирные и хлопковые ткани [8, 12, 13]. В результате этого исследования было обнаружено, что куртки сопоставимы или лучше по сравнению с коммерческими куртками из полиэстера того же веса [9].

4. Выводы и перспективы на будущее

Из этого исследования можно сделать вывод, что материал на основе джута может эффективно использоваться в различных теплоизоляционных целях. Эти аппликации — шаль, куртка, одеяло, ковер и т. Д.Материалы на основе джута также имеют огромный потенциал для других промышленных применений в качестве теплоизоляционных материалов.

Помимо этих теплоизоляционных материалов на основе джута, будущими направлениями исследований являются сопротивление электромагнитного экранирования, вибростойкость / изоляционный материал, механическое сопротивление / изоляция, электроизоляционный материал, звуко / шумоизоляционный материал и т. Д. Существуют огромные области применения изоляционных материалов на основе джута для различных бытовых, промышленных и швейных применений.Текстиль на джутовой основе в качестве изоляционного материала можно рассматривать как экологически чистый / экологически чистый материал, который может заменить большую часть синтетического материала для того же применения. Наконец, можно сделать вывод, что джут и родственные ему волокна получат новые возможности в будущем в том, что касается применения изоляционных материалов.

.

Механическая изоляция — типы и материалы

Любая поверхность, температура которой превышает температуру окружающей среды, будет терять тепло. Потери тепла зависят от многих факторов, но преобладают температура поверхности и ее размер.

Укладка изоляции на горячую поверхность снизит температуру внешней поверхности. Благодаря изоляции поверхность объектов будет увеличиваться, но относительный эффект снижения температуры будет намного больше, а потери тепла уменьшатся.

Аналогичная ситуация возникает, когда температура поверхности ниже температуры окружающей среды.В обоих случаях теряется часть энергии. Эти потери энергии можно уменьшить, положив практичную и экономичную изоляцию на поверхности, температура которых сильно отличается от окружающей.

Категории изоляционных материалов

Изоляционные материалы или системы также можно классифицировать по диапазону рабочих температур.

Существуют разные мнения относительно классификации механической изоляции по диапазону рабочих температур, для которого используется изоляция.Например, слово криогеника означает «производство холода»; однако этот термин широко используется как синоним для многих низкотемпературных применений. Не ясно, в какой точке шкалы температур заканчивается охлаждение и начинается криогенизация.

Национальный институт стандартов и технологий в Боулдере, штат Колорадо, считает, что криогеника связана с температурами ниже -180 ° C. Они основывали свое определение на понимании того, что нормальные точки кипения так называемых постоянных газов, таких как гелий, водород, азот, кислород и нормальный воздух, лежат ниже -180 ° C, в то время как фреоновые хладагенты, сероводород и другие распространенные хладагенты имеют температуру кипения выше -180 ° C.

Понимая, что некоторые из них могут иметь другой диапазон рабочих температур, по которому можно классифицировать механическую изоляцию, в отрасли механической изоляции обычно приняты следующие определения категорий:

Категория	Определение
Криогенные приложения	-50 ° F и ниже
Тепловые приложения:
Холодильное оборудование, холодная вода и ниже температуры окружающей среды	от -49 ° F до + 75 ° F
Средняя и высокая температура.приложения	от + 76 ° F до + 1200 ° F
Применение огнеупоров	+ 1200 ° F и выше

Ячеистая изоляция состоит из небольших отдельных ячеек, которые либо соединяются между собой, либо изолированы друг от друга, образуя ячеистую структуру. Стекло, пластмассы и резина могут содержать основной материал, и используются различные пенообразователи.

Ячеистая изоляция часто дополнительно классифицируется как открытая ячейка (т.е.е. ячейки соединяются между собой) или закрытые ячейки (ячейки изолированы друг от друга). Обычно материалы с закрытыми ячейками более 90% считаются материалами с закрытыми ячейками.

Волокнистая изоляция состоит из волокон небольшого диаметра, которые тонко разделяют воздушное пространство. Волокна могут быть органическими или неорганическими, и обычно (но не всегда) они удерживаются вместе связующим. Типичные неорганические волокна включают стекло, минеральную вату, шлаковую вату и оксид алюминия-кремнезем.

Волокнистая изоляция подразделяется на изоляцию на шерстяной или текстильной основе.Утеплители на текстильной основе состоят из тканых и нетканых волокон и пряжи. Волокна и пряжа могут быть органическими или неорганическими. Эти материалы иногда поставляются с покрытиями или в виде композитов для достижения определенных свойств, например атмосферостойкость и химическая стойкость, отражательная способность и т. д.

Чешуйчатая изоляция состоит из мелких частиц или хлопьев, которые тонко разделяют воздушное пространство. Эти хлопья могут быть связаны друг с другом, а могут и не быть. Вермикулит, или вспученная слюда, представляет собой чешуйчатую изоляцию.

Гранулированная изоляция состоит из небольших узлов, которые содержат пустоты или пустоты. Эти материалы иногда считают материалами с открытыми порами, поскольку газы могут переноситься между отдельными пространствами. Изоляция из силиката кальция и формованного перлита считается гранулированной изоляцией.

Отражающая изоляция и обработка добавляются к поверхностям для снижения длинноволновой эмиссии, тем самым уменьшая лучистую теплопередачу на поверхность или от нее.Некоторые системы светоотражающей изоляции состоят из нескольких параллельных тонких листов или фольги, разнесенных между собой для минимизации конвективной теплопередачи. Куртки и облицовка с низким коэффициентом излучения часто используются в сочетании с другими изоляционными материалами.

Некоторые примеры типов изоляции

Ячеистая изоляция

Эластомерный

Эластомерная изоляция определяется ASTM C 534, Тип I (предварительно сформованные трубы) и Тип II (листы). В стандарте ASTM есть три широко доступных сорта.

Эластомерные утеплители

Марка	Базовое описание	Темп. Пределы	Индекс распространения пламени / Индекс развития дыма
1	Широко используется в типичных коммерческих системах	от -297 ° F до 220 ° F	Толщина от 25/50 до 1½ дюйма.
2	Высокая темп. использует	от -297 ° F до 350 ° F	Не 25/50 Номинальный
3	Используется с нержавеющей сталью при температуре выше 125 ° F	от -297 ° F до 250 ° F	Не 25/50 Номинальный

Все три марки представляют собой гибкую и упругую пенопластовую изоляцию с закрытыми порами.Максимальная проницаемость для водяного пара составляет 0,10 перм-дюйма, а максимальная теплопроводность при температуре 75 ° F составляет 0,28 БТЕ дюйма / (час фут ² F) для классов 1 и 3, а степень 2 составляет 0,30 БТЕ дюйма / (час фут ^{). 2} F). Состав класса 3 не содержит выщелачиваемых хлоридов, фторидов, поливинилхлорида или каких-либо галогенов.

Предварительно сформованная трубчатая изоляция доступна с внутренним диаметром от 3/8 «до 6 IPS», с толщиной стенки от 3/8 «до 1½» и типичной длиной 6 футов. Трубчатый продукт доступен с предварительно нанесенным клеем и без него. .Листовая изоляция доступна непрерывной длины шириной 4 фута или 3 фута на 4 фута и с толщиной стенок от 1/8 дюйма до 2 дюймов. Листовой продукт доступен как с предварительно нанесенным клеем, так и без него.

Эти материалы обычно устанавливаются без дополнительных ингибиторов пара. Дополнительная защита от паров может потребоваться при установке на трубопроводе с очень низкими температурами или в условиях постоянно высокой влажности. Все швы и точки соединения должны быть заделаны контактным клеем, рекомендованным производителем.Для наружного применения необходимо нанести атмосферостойкую куртку или рекомендованное производителем покрытие для защиты от ультрафиолета и озона.

Ячеистое стекло

Ячеистое стекло определяется ASTM как изоляция, состоящая из стекла, обработанного для образования жесткого пенопласта, имеющего преимущественно структуру с закрытыми порами. На ячеистое стекло распространяется действие ASTM C552, «Стандартные технические условия на теплоизоляцию из ячеистого стекла», и оно предназначено для использования на поверхностях, работающих при температурах от -450 до 800 ° F.Стандарт определяет две степени и четыре типа, а именно:

Изоляция из ячеистого стекла

Тип	Форма и доступные марки
I	Плоский блок, классы 1 и 2
II	Трубы и трубки, готовые, марок 1 и 2
III	Специальные фасонные детали, классы 1 и 2
IV	Доска сборная, марка 2

Пеностекло выпускается блочно (Тип I).Блоки продукта типа I обычно отправляются производителям, которые производят готовые изделия (типы II, III и IV), которые поставляются дистрибьюторам и / или подрядчикам по изоляции.

Максимальная теплопроводность определяется по классам следующим образом (для выбранных температур):

Температура, ° F	1 класс	2 класс
Тип I, Блок
-150 ° F	0,20	0,26
-50 ° F	0.24	0,29
50 ° F	0,30	0,34
75 ° F	0,31	0,35
100 ° F	0,33	0,37
200 ° F	0,40	0,44
400 ° F	0,58	0,63
Тип II, труба
100 ° F	0,37	0,41
400 ° F	0.69	0,69

Стандарт также содержит требования к плотности, прочности на сжатие, прочности на изгиб, водопоглощения, паропроницаемости, горючести и характеристик горения на поверхности.

Ячеистая стеклянная изоляция — это жесткая неорганическая негорючая, непроницаемая, химически стойкая форма стекла. Доступны лицевые или безлицевые (с рубашкой или без нее). Из-за широкого диапазона температур в различных диапазонах рабочих температур иногда используются разные технологии изготовления.

Как правило, изготовление изоляции из пеностекла включает склеивание нескольких блоков вместе для формирования «заготовки», которая затем используется для изготовления изоляции труб или специальных форм. Используемый клей или адгезивы различаются в зависимости от предполагаемого конечного использования и расчетных рабочих температур. Для применений при температурах ниже окружающей среды обычно используются клеи-расплавы, такие как асфальт ASTM D 312 Type III.

В системах с температурой выше окружающей среды или там, где органические клеи могут представлять проблему (например, при использовании LOX), в качестве производственного клея часто используется неорганический продукт, такой как гипсовый цемент.Для определенных областей применения могут быть рекомендованы другие клеи. При определении изоляции из пеностекла укажите условия эксплуатации системы, чтобы обеспечить надлежащее изготовление.

Волокнистая изоляция

Волокнистая изоляция состоит из волокон небольшого диаметра, которые тонко разделяют воздушное пространство. Волокна могут быть органическими или неорганическими, и обычно (но не всегда) они удерживаются вместе связующим. Типичные неорганические волокна включают стекло, минеральную вату, шлаковую вату и оксид алюминия-кремнезем.

Волокнистая изоляция

Труба из минерального волокна

Изоляция труб из минерального волокна соответствует стандарту ASTM C 547.Стандарт содержит пять типов, классифицируемых в основном по максимальной температуре использования.

Тип	Форма	Максимальное использование Температура, ° F
I	Литой	850 ° F
II	Литой	1200 ° F
III	Прецизионная V-образная канавка	1200 ° F
IV	Литой	1000 ° F
В	Литой	1400 ° F

Стандарт дополнительно классифицирует продукты по сортам.Продукты класса A можно «налепить» при максимальной указанной температуре использования, тогда как продукты класса B предназначены для использования с графиком нагрева.

Указанная максимальная теплопроводность для всех типов составляет 0,25 Btu in / (час фут ² ° F) при средней температуре 100 ° F.

Стандарт также содержит требования к сопротивлению потеканию, линейной усадке, сорбции водяного пара, характеристикам горения на поверхности, характеристикам горячей поверхности и содержанию неволокнистых частиц (дроби). Кроме того, в стандарте ASTM C 547 имеется дополнительное требование к характеристикам коррозии под напряжением, если продукт будет использоваться в контакте с трубами из аустенитной нержавеющей стали.

Изделия для изоляции труб из стекловолокна обычно относятся к Типу I или Типу IV. Продукция из минеральной ваты будет соответствовать более высоким температурным требованиям для типов II, III и V.

Эти изоляционные материалы для труб могут быть снабжены различными покрытиями, наносимыми на заводе, или же они могут быть покрыты рубашкой в ​​полевых условиях. Также доступны системы изоляции труб из минерального волокна с «самосушивающимся» впитывающим материалом, который непрерывно обертывается вокруг труб, клапанов и фитингов. Эти продукты предназначены для сохранения сухости изоляционного материала трубопроводов с охлажденной водой в местах с высокой влажностью.

Изоляционные секции труб из минерального волокна обычно поставляются длиной 36 дюймов и доступны для большинства стандартных размеров труб. Доступная толщина варьируется от 1/2 дюйма до 6 дюймов.

Гранулированная изоляция

Силикат кальция

Теплоизоляция из силиката кальция определяется ASTM как изоляция, состоящая в основном из водного силиката кальция и обычно содержащая армирующие волокна.

Трубы из силиката кальция и изоляция блоков соответствуют стандарту ASTM C 533.Стандарт содержит три типа, классифицируемых в основном по максимальной температуре использования и плотности.

Теплоизоляция из силиката кальция

Тип	Максимальная температура использования (° F) и плотность
I	Максимальная температура 1200 ° F, максимальная плотность 15 шт.
IA	Максимальная температура 1200 ° F, максимальная плотность 22 шт. Фут
II	Максимальная температура использования 1700 ° F

Стандарт ограничивает рабочую температуру от 80 ° F до 1700 ° F.

Изоляция для труб из силиката кальция поставляется в виде полых цилиндров, разделенных пополам по длине или изогнутых сегментов. Изоляционные секции труб обычно поставляются длиной 36 дюймов и доступны в размерах, подходящих для большинства стандартных размеров труб. Доступная толщина в один слой составляет от 1 дюйма до 3 дюймов. Более толстая изоляция поставляется в виде вложенных секций.

Блок-изоляция из силиката кальция поставляется в виде плоских секций длиной 36 дюймов, шириной 6 дюймов, 12 дюймов и 18 дюймов и толщиной от 1 дюйма до 4 дюймов.Блок с канавками доступен для установки блока на изогнутые поверхности большого диаметра.

Из стандартных профилей могут быть изготовлены специальные формы, такие как изоляция клапана или фитинга.

Силикат кальция обычно покрывается металлической или тканевой оболочкой для внешнего вида и защиты от атмосферных воздействий.

Указанная максимальная теплопроводность для типа 1 составляет 0,41 БТЕ-дюйм / (ч · фут ² ° F) при средней температуре 100 ° F. Указанная максимальная теплопроводность для типов 1A и 2 составляет 0.50 БТЕ-дюйм / (час · фут ² ° F) при средней температуре 100 ° F.

Стандарт также содержит требования к прочности на изгиб (изгиб), прочности на сжатие, линейной усадке, характеристикам горения поверхности и максимальному содержанию влаги при поставке.

Типичные области применения включают трубопроводы и оборудование, работающие при температурах выше 250 ° F, резервуары, сосуды, теплообменники, паровые трубопроводы, изоляцию клапанов и фитингов, котлы, вентиляционные и выхлопные каналы.

Ссылка (-а):
https: // www.wbdg.org и http://www.roxul.com

Подробнее о механической изоляции

Часть 1:
Типы и материалы

Часть 2:
Требования к пространству для изоляции

Часть 3:
Изоляция трубопроводов

.