Tоплоизолационни материали за строителството С въвеждането на нови, по-строги, нoрмативни разпоредби за спестяване на енергия, се налага радикално преразглеждане на принципите на проектиране и строителство на сгради, както и използването на традиционни строителни материали и технически решения. Съвременните проекти са задължени да предоставят решения, съответстващи на новите изисквания за съпротивление на топлопреминаване и устойчивост на външните ограждащи конструкции на сградите.
текст инж. Вера Ангелова
При новото строителство все по-голямо разпространение получава трислойната конструкция на външните стени, в която се предвижда използването на топлоизолационен материал с голяма ефективност в качеството на среден слой между носещата или самоносещата стена и защитно-декоративната облицовка.
Рационален и ефективен начин за повишаване на топлоизолационните качества на конструкциите и топлинния комфорт при експлоатация на сградите представлява изграждането на външен топлоизолационен слой на фасадните им стени.
Съществуващите варианти за изпълнение на топлоизолацията на сгради, се различават както като конструктивни решения, така и по използваните при строителството материали.
Физико-механичните и техническите характеристики на използваните топлоизолационни материали оказват решаващо влияние върху топлинната ефективност и надеждността на конструкцията, сложността и трудоемкостта на изграждане, възможностите за поддръжка и поправка по време на експлоатацията, и до голяма степен определят относителната техническа и икономическа ефективност на различни варианти за топлоизолация на сгради.
Топлоизолационните материали в ограждащата конструкция на сградите трябва да се съобразят с изискванията за пожарна безопасност, да имат хигиенични сертификати, да не отделят токсични вещества по време на работа с тях и при евентуално възпламеняване и горене.
Но дълготрайността и стабилността на топлофизическите и физико-механични характеристики на изолационните материали, използвани в изграждането на ограждащата конструкция на сградите, се влияе от редица експлоатационни фактори. Сред тях са знакопроменливият температуро-влажностен режим на конструкцията в комбинация с възможността за капилярно и дифузно овлажняване на топлоизолационния материал. Въздействие оказва също величината на ветровото натоварване, която трябва да се отчита и с оглед на положението във височина на топлоизолацията. Дълготрайността на топлоизолационната система зависи също от механичното натоварване от собственото тегло на конструктивните елементи и полезния товар, и начина му на предаване към земната основа.
Отчитайки тези фактори, изолационни материали за топлоизолация на сградите трябва да отговарят на няколко основни изисквания. На първо място топлоизолационният материал трябва да осигури необходимото съпротивление на топлопреминаване, като от конструктивни съображения се предпочита това да стане с възможно най-малка дебелина на изолационния слой. Това се постига чрез използване на материали с приблизителен номинален коефициент на топлопроводимост 0,04-0,06 W / (m2 • К).
Важна зависимост, която трябва да се отчете при проектиране на топлоизолацията, е изменението на коефициента на топлопроводимост с увеличаване на съдържанието на влага в материала. Затова паропропускливостта на материала, трябва да има такава стойност,че да не създава възможност за натрупване на влага в структурата по време на неговата експлоатация.
Плътността на изолационните материали за фасадна топлоизолация на сградите се съобразява с допустимото натоварване на носещите конструкции. От топлоизолационните плоскости се изисква също здравина и стабилност на размерите при различни експлоатационни условия. Важни качества, които материалът трябва да притежава, са също хидрофобност и водоустойчивост, като за районите с продължителна и типична зима се изисква и достатъчна мразоустойчивост.
От съображения за здравословни и безопасни условия се изисква биологична стабилност и липса на токсични емисии по време на работа и при ползване на сградата.
За изолационни материали от стъклени влакна, използвани във външната обшивка на сградите, особено важен е показателят водоустойчивост. Като се имат предвид експлоатационните условия на фасадната топлоизолация в строителството и възможността за периодично намокряне на изолационни материали, показателят водоустойчивост до голяма степен определя тяхната дълготрайност. Водоустойчивостта на стъкловлакнестите материали силно зависи от химическия състав и диаметъра на съставните фибри. Повишеното съдържание на алкални оксиди и намаляването на диаметъра на влакната води до намаляване на водоустойчивостта на материала.
С оглед на сравнително ниската устойчивост на стъклените влакна на алкални състави, при проектирането на конструкциите с предвиждане на минерална изолационна вата от стъклени влакна трябва да предоставят технически решения, ограничаващи разрушителното химическо действие върху материала по време на експлоатационния период на сградата. Тези решения включват хидрофобизация на материалите в процеса на производство и прилагането на проектни решения, които да предотвратяват или ограничават възможността за кондензация на влага в конструктивните елементи.
При хидрофобизирането на влакнестите изолационни материали се намалява тяхната възможност за намокряне, т.е. намалява повърхността взаимодействия на влакната с кондензиралата влага, което води до увеличаване на водоустойчивостта и, съответно, дълготрайността на материала.
Предотвратяване на кондензацията на водните пари в конструктивните елементи се постига с прилагане на различни проектни решения, а именно чрез подходящо подреждане на слоевете от материали с различни паропропускливости и въвеждане при необходимост на допълнителни бариери за парите, които предотвратяват или ограничават кондензацията. Като бариери се препоръчва да се използват специални материали – паро- и хидроизолационни фолиа. Това е необходимо, за да се избегне проникването на водни пари в изолационния слой, както и да се осигури изпаряването на евентуални попаднали в топлоизолацията влажни частици. Известно е, че при проникване на влага в топлоизолационния слой, топлотехническите параметри на изолационния материал се влошават драстично, което води до намаляване на експлоатационната годност във времето. За ограничаване на проникването на влага от външната среда се използва защитен слой, който освен водозащита, в голяма част от конструктивните решения изпълнява функциите и на ветрозащита - т.е. предотвратява възможността за топлообмен чрез конвекция.
Дебелината на изолацията се избира в етапа на проектиране, въз основа на получените стойности на съпротивлението на топлопреминаване на многослойната конструкция, като се съобразява с последните нормативни разпоредби за топлосъхранение и икономия на енергия в сградите с различно предназначение.
За да се избере най-подходящия продукт за всяко приложение трябва, преди всичко, да се познават много добре свойствата на различните материали. Затова ще разгледаме малко по-подробно особеностите на някои от най-популярните и широко използвани топлоизолационни материали в строителството.
Изолационни материали на базата на минерални влакна
Двата най-популярни топлоизолационни материала на базата на минерални влакна са стъклената и каменната вата. Наричани обобщено минерални вати, поради големите сходства в свойствата им, те съчетават няколко много важни свойства, даващи им голямо предимство при много от решенията за топлоизолация на дадени части от сградата.
Заради естествените изходни материали с минерален характер, ватата е екологично чиста и негорима, което позволява ефективното й използване за огнезащита при най-високия клас на горимост А1 по БДС-EN 13501-1: 2003 „Класификация на строителни продукти и елементи по отношение на реакцията им на огън. Част 1: Класификация въз основа на резултати от изпитване на реакция на огън”.
Правилното ориентиране на влакната осигурява и напълно ефективна звукоизолация, много по-добра, отколкото при другите изброени топлоизолационни материали.
Предлаганият от различните производители асортимент продукти от минерална вата включва различни размери твърди плочи, меки дюшеци, рула от мека вата, цилиндрични профили за тръби, както и вата в насипно състояние за изолация на котли в промишлеността. Допълнително е възможно наличието на кашировка от алуминиево фолио, стъклофибърна мрежа и други хидроизолационни, шумопоглъщащи или адхезивни покрития.
Плочите са с най-разнообразни размери според спецификациите на фирмите-производителки. Предназначението им е основно за изолация на подове и обърнати или зелени плоски покриви. Много разпространена е и употребата им за фасадна топлоизолация, като се има предвид, че материалът не старее, запазва геометричните си размери и е паропропусклив.
Дюшеците най-често се използват за топлоизолация в пространствата между гредите на скатните покриви, като междинен топлоизолационен слой в двойни външни стени или при производството на фасадни панели. Рулата от минерална вата, разкроени върху дървена или метална решетка, са основен материал за изпълнение на вътрешна топлоизолация под поддържащо и оформящо покритие от фазер или гипсокартон.
Разликата между каменната и стъклената вата е основно в изходните вещества при производство, следствие на което се обуславят и някои разлики в техническите характеристики.
Стъклена вата се произвежда от разтопени при около 1500°С кварцови скали, които се изтеглят в нишки. От тях, чрез внимателна подредба, се получава триизмерна мрежеста структура. При каменната вата процесът на производство е същият, но се използват базалтови скали, като вулканичният произход на двата вида минерали обуславя големите сходства в свойствата.
Изолационни материали на основа пенополистирол
Масовата употреба на пенополистирол в строителството започва преди около 40-50 години, като съвременната строителна практика застъпва широко проектирането и изпълнението на топлоизолационни системи на основата на пенополистирол за жилищни, обществени и промишлени сгради.
Различната технология на изработка обуславя двете основни разновидности на пенополистирола – експандиран и екструдиран. На нея се дължат и различията в строителните им качества.
Експандираният пенополистирол (EPS) се произвежда от зърна полистирол, които, смесени със съответните експандиращи вещества, образуват пяна с много добра обработваемост, от която се изготвят топлоизолационните плочи. При експандирането се получава дребнозърнеста микропореста решетка от малки видими сфери пенополистирол, с различна плътност и добра свързаност.
Асортиментът от изолационни плочи от EPS включва изключително разнообразие от размери и дебелини, като за осигуряване на необходимата топлоизолация в повечето случаи е достатъчен самостоятелен слой с дебелина от 40-50mm до 100mm, в зависимост от дебелината и градивния материал на изолираната стена.
Екструдираният пенополистирол (XPS) е материал с еднородна структура от малки затворени клетки. Материалът притежава високо съпротивление на дифузия на водни пари и капилярно водопоглъщане.
Механичната якост на екструдирания пенополистирол надвишава якостта на много от широко използваните топлоизолационни материали, затова той много често се използва при изграждането на топли подове и използваеми покриви. При плътност около 30 kg/m3 материалът издържа на равномерно разпределен товар от над 20 t/m2 при 5% линейни деформации на свиване.
Въпреки че са сходни по произход, двете разновидности на пенополистирола, използвани в строителството, намират различни приложения за ефективно топлоизолиране на отделните части на сградата. Рационалното им комбиниране е предпоставка за надеждното изолиране на сградата, по отношение на топлообмена с околната среда.
Изолационни материали от полиетилен
Есктрудираният полиетилен за строителна топлоизолация се произвежда от полиетилен при високо налягане, като се добавят оцветители, антипирени (добавки, ограничаващи горенето) и пенообразуващ ефект (пропан-бутанова смес, която след преминаване през порите в полиетилена и заменя атмосферния въздух). Материалите от екструдиран полиетилен могат да работят успешно в експлоатационен температурен диапазон от -60 до +80°С и относителна влажност на въздуха до 100%. Характеризират се с добри шумоизолационни качества, притежават топлоизолационни качества съпоставими с тези на експандирания полистирен и са удобни за работа, тъй като се предлагат с разнообразни дебелини и самият материал е по-еластичен от останалите популярни топлоизолационни материали.
Есктрудираният полиетилен има широка гама от приложения: използва се като основа за плаващи подове, изолация на канализационни и водопроводни тръби, както и като за опаковъчен материал.
Едно интересно приложение на изолационния полиетилен е многопластовата топлоизолация, създадена от екструдиран полиетилен и алуминиво фолио.
Както е добре известно алуминиево фолио отразява до 97% от топлинната енергия, попаднала на повърхността му и като се комбинира с изключително ниската топлопроводимост на пенополиетилена се получава изолационен материал с уникални свойства. Той има много добро топлотехническо поведение и предлага удобството на малката дебелина и ниската цена. Основното приложение на изолация от полиетиленово фолио е топлоизолация на промишлени и жилищни сгради и конструкции, водоснабдителни системи за топла и студена вода, въздуховоди, вентилационни и климатични системи, фризери и хладилни камери, цистерни и резервоари.26/05/2010 |
