Коэффициент теплопроводности минеральной ваты свойства и особенности

Многочисленные информационные ресурсы, посвященные строительству, все чаще упоминают такой материал, как пенополиэтилен. Чаще всего о нем говорят в контексте дизайна и отделки поверхности. Рассмотрим подробнее, что это за материал, как изготавливается, в чем его особенности и технические характеристики.

Общее описание

Пенопласт представляет собой плиты различной толщины, состоящие из вспененного материала – полимера. Теплопроводность пенопласта обеспечивается воздухом, из которого он состоит на 95-98%, т.е. газа, который не пропускает тепло.

Так как пенопласт в своей основе состоит из воздуха, то он имеет крайне низкую плотность, и, соответственно, малый удельный вес. Также пенопласт обладает очень хорошей звукоизоляцией (тонкие перегородки ячеек, заполненные воздухом – очень плохой проводник звуков).

Общее описание

В зависимости от исходного сырья (полимера) и процессов изготовления, можно производить пенопласт разной плотности, устойчивости к воздействию механических факторов, устойчивости к иным видам воздействия. В связи с вышеперечисленным, обусловливается выбор определенного вида пенопласта и его применение.

Производство и особенности пенополиэтилена

Пенополиэтилен изготавливается путем обработки полиэтилена высокого давления (ПЭВД), в который добавляются красители, огнеупорные реагенты и другие углеводородные соединения. Для изготовления используют метод экструзии, в результате которого получается вспененный полиэтилен с большим количеством замкнутых пор с воздухом внутри. После этого материал подвергают термической обработке и вспениванию под температурой 180о, и, в случае необходимости, далее проводится сшивка готового материала.

Сшитый пенополиэтилен изготавливается радиационным или химическим путем. Полиэтилен, катализаторы реакций и антиокислительные вещества плавятся, доводятся до термопластического состояния, а после этого формируются листы, которые сшиваются между собой. Несшитый пенополиэтилен образуется за счет вспенивания пропан-бутановой смесью или фреонами обычного полиэтилена.

Особенности материала

Среди главных особенностей пенополиэтилена необходимо выделить следующие:

  • Отличные показатели теплопроводности, позволяющие использовать пенополиэтилен для теплоизоляции. Показатели теплопроводности вспененного полиэтилена — Вт/м*К
  • Пониженная гигроскопичность. Данное свойство позволяет использовать материал в качестве защитного барьера от жидкостей и влаги.
  • Качественная звукоизоляция. Физические свойства материала позволяют использовать его в качестве звукоизоляции не только в строительстве, но и в машиностроении.
  • Допустимый диапазон температур эксплуатации — 240 градусов.
  • Прочность и износостойкость. Материал не подвержен воздействию биологически агрессивных сред, насекомых и других внешних факторов.

Отметим интересный факт: вспененный полиэтилен толщиной в 1 см с легкостью заменяет 15-см кладку кирпича или 5 см слой минеральной ваты.

Что собой представляет пенополистирол

Зачастую пенополистирол (ППС) называют пенопластом, что вполне оправдано, так как пенопласт – это общее понятие, объединяющее группу вспененных пластических масс (полимеров), к которой и относится ППС.

Юрий Савкин (директор Ассоциации производителей и поставщиков пенополистирола):Пенополистирол – жесткий материал с ячеистой структурой, полученный путем спекания гранул, получаемых из суспензионного вспенивающегося полистирола беспрессовым способом. В России пенополистирол имеет ряд других, широко употребляемых названий: пенопласт, ПСБ — С, вспененный полистирол. В других странах для его обозначения используется аббревиатура EPS (expanded polystyrene). При этом необходимо различать белый вспененный пенополистирол и цветной экструдированный пенополистирол (XPS), который имеет другую структуру, свойства и, собственно, другой способ производства.

ППС выпускается в виде плит различной плотности и толщины, сформованных из гранул одной фракции, однородного белого цвета без характерного химического запаха.

Если разломить плиту, линия отрыва должна проходить не только по границе спекания гранул, но и непосредственно через них.

Наличие постороннего запаха, рыхлость, гранулы разного размера – это признаки некачественного утеплителя, произведенного с нарушением технологии.

Свойства

Свойства материала определяют его положительные отрицательнее качества. К преимуществам можно отнести:

  1. Экологическую чистоту и безопасность. Эти свойства зарегламентированы заключениями производителей и стандартом.
  2. Низкие показатели удельной теплопроводности. Этот критерий в пенопласта сегодня один из самых лучших, так что найти равных не получится. Утеплить на 80% состоит из воздуха, а он является лучшими естественным теплоизолятором.
  3. Пожаробезопасность. Пенопласт остается стабильным при влиянии определенных температур. Его физические и химические свойства остаются неизменными даже при перепаде температурных показателей окружающей среды. Пенопласт относится к огнестойким материалам. Его можно отнести к группе пластмасс, которые при горении выделяют углекислый газ и воду. Если приобрести качественный пенопласт, то он не будет поддаваться горению. Это связано с тем, что в его составе находится антипирен. Благодаря ему материал обладает свойством самозатухания.
  4. Низкая динамическая жесткость, благодаря которой достигается отличная звукоизоляция.
  5. Устойчивость к различным техническим средам и патогенным микроорганизмам. Теплоизолятор не будет выделять водорастворимые компоненты, которые разлагаются. Если он попадет в почку или грунтовые воды, то это не скажется пагубно на природных ресурсах.
Читайте также:  Дизайн домов, обшитых сайдингом: фото идей

Несмотря на такое количество преимуществ, пенопласт имеет ряд недостатков, к которым можно отнести:

  1. Для пенопласта характерна ограниченная механическая прочность. После установки утеплителя необходимо обеспечит надежную его защиту от механический влияний.
  2. Плиты из пенопласта не пропускают воздух. Это приводит к образованию плесени. Паропроницаемость пенопласта составляет 0,05мг/(м·год·Па).
  3. Плит из пенопласта поддается быстрому разрушению, если на них будут оказывать влияния различные лакокрасочные покрытия или нитрокраски. Чтобы этого избежать, необходимо заранее правильно купить клей для материала.

А вот какова цена утеплителя пенопласта для стен дома снаружи, очень подробно в цифрах рассказывается в статье.

Опасен ли пенопласт – мифы и правда

Противники пенопласта заявляют – этот материал очень вреден, ведь в его основе находится стирол, продукт нефтепереработки, который является сильнейшим токсичным ядом. Кроме того, при его горении выделяются кислоты, которые также способны навредить нашему здоровью. Давайте подумаем – получается, дым от горения древесины абсолютно безопасен и им можно дышать? Нет, конечно же – продукт горения любого материала в той или иной степени опасен для нашего здоровья. Вот только пенопласт горит лишь при наличии источника огня и способен самозатухать, чего о древесине не скажешь.

Опасен ли пенопласт – мифы и правда

Второй момент – количество стирола в изделиях. Современные производители научились снижать его содержания вплоть до 0,01 %. В среднем на рынке качественных материалов этот показатель не превышает 0,2 %. Учитывая то, что слой утепления из пенопласта прячется под штукатуркой или шпаклевкой, фактор выделения в воздух вредных веществ снижается в десятки раз. Навредить здоровью пенопласт может разве что в тех случаях, когда вы будете есть его на завтрак, обед и ужин. Но учитывая его несъедобность, и этот момент исключен. Факт безопасности пенополистирола доказывает и его всеобщее признание в странах Европы и на Западе, где очень высокие требования к безопасности материалов.

Опасен ли пенопласт – мифы и правда

Как рассчитать толщину стен

Для того чтобы зимой в доме было тепло, а летом прохладно, необходимо чтобы ограждающие конструкции (стены, пол, потолок/кровля) должны иметь определенное тепловое сопротивление. Для каждого региона эта величина своя. Зависит она от средних температур и влажности в конкретной области.

Как рассчитать толщину стен

Термическое сопротивление ограждающих конструкций для регионов России

Для того чтобы счета за отопление не были слишком большими, подбирать строительные материалы и их толщину надо так, чтобы их суммарное тепловое сопротивление было не меньше указанного в таблице.

Как рассчитать толщину стен

Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев

Для современного строительства характерна ситуация, когда стена имеет несколько слоев. Кроме несущей конструкции есть утепление, отделочные материалы. Каждый из слоев имеет свою толщину. Как определить толщину утеплителя? Расчет несложен. Исходят из формулы:

Как рассчитать толщину стен

Формула расчета теплового сопротивления

R — термическое сопротивление;

p — толщина слоя в метрах;

Как рассчитать толщину стен

k — коэффициент теплопроводности.

Предварительно надо определиться с материалами, которые вы будете использовать при строительстве. Причем, надо знать точно, какого вида будет материал стен, утепление, отделка и т.д. Ведь каждый из них вносит свою лепту в теплоизоляцию, и теплопроводность строительных материалов учитывается в расчете.

Сначала считается термическое сопротивление конструкционного материала (из которого будет строится стена, перекрытие и т.д.), затем «по остаточному» принципу подбирается толщина выбранного утеплителя. Можно еще принять в расчет теплоизоляционных характеристики отделочных материалов, но обычно они идут «плюсом» к основным. Так закладывается определенный запас «на всякий случай». Этот запас позволяет экономить на отоплении, что впоследствии положительно сказывается на бюджете.

Пример расчета толщины утеплителя

Как рассчитать толщину стен

Разберем на примере. Собираемся строить стену из кирпича — в полтора кирпича, утеплять будем минеральной ватой. По таблице тепловое сопротивление стен для региона должно быть не меньше 3,5. Расчет для этой ситуации приведен ниже.

  1. Для начала просчитаем тепловое сопротивление стены из кирпича. Полтора кирпича это 38 см или 0,38 метра, коэффициент теплопроводности кладки из кирпича 0,56. Считаем по приведенной выше формуле: 0,38/0,56 = 0,68. Такое тепловое сопротивление имеет стена в 1,5 кирпича.
  2. Эту величину отнимаем от общего теплового сопротивления для региона: 3,5-0,68 = 2,82. Эту величину необходимо «добрать» теплоизоляцией и отделочными материалами.

    Рассчитывать придется все ограждающие конструкции

  3. Считаем толщину минеральной ваты. Ее коэффициент теплопроводности 0,045. Толщина слоя будет: 2,82*0,045 = 0,1269 м или 12,7 см. То есть, чтобы обеспечить требуемый уровень утепления, толщина слоя минеральной ваты должна быть не меньше 13 см.
Как рассчитать толщину стен

Если бюджет ограничен, минеральной ваты можно взять 10 см, а недостающее покроется отделочными материалами. Они ведь будут изнутри и снаружи. Но, если хотите, чтобы счета за отопление были минимальными, лучше отделку пускать «плюсом» к расчетной величине. Это ваш запас на время самых низких температур, так как нормы теплового сопротивления для ограждающих конструкций считаются по средней температуре за несколько лет, а зимы бывают аномально холодными

Читайте также:  А мы знаем какая грунтовка лучше для стен под штукатурку

Потому теплопроводность строительных материалов, используемых для отделки просто не принимают во внимание

Как рассчитать толщину стен

Таблица коэффициентов теплопроводности разных материалов

На основе таблицы с коэффициентами теплопроводности строительных материалов и популярных утеплителей можно сделать сравнительный анализ. Он обеспечит подбор оптимального варианта теплоизоляции для строения.

Материал Теплопроводность, Вт/м*К Толщина, мм Плотность,  кг/м³ Температура укладки,  °C Паропроницаемость, мг/м²*ч*Па
Пенополиуретан 0,025 30 40-60 От -100 до +150 0,04-0,05
Экструдированный пенополистирол 0,03 36 40-50 От -50 до +75 0,015
Пенопласт 0,05 60 40-125 От -50 до +75 0,23
Минвата (плиты) 0,047 56 35-150 От -60 до +180 0,53
Стекловолокно (плиты) 0,056 67 15-100 От +60 до +480 0,053
Базальтовая вата (плиты) 0,037 80 30-190 От -190 до +700 0,3
Железобетон 2,04 2500 0,03
Пустотелый кирпич 0,058 50 1400 0,16
Деревянные брусья с поперечным срезом 0,18 15 40-50 0,06

Для параметров толщины применялся усредненный показатель.

Теплопроводность и плотность пенопласта

Пенопласт класса ПС, обладающие повышенной плотностью, изготавливаются по технологии с использованием прессования, они могут обладать плотностью от 100 до 600 кг/м3. Сфера применения таких пенопластов – утепление пола под бетонные стяжки, прокладка под автомобильные дороги и любые конструкции, оказывающие на теплоизоляционный материал высокое механическое давление.

Теплопроводность и плотность пенопласта

Технические характеристики прессованого плотного пенопласта, в целом, идентичны материалам, изготовленным по стандартной технологии.

Теплопроводность и плотность пенопласта

к меню

Теплопроводность и плотность пенопласта

2.1 Плюсы применения

Теплопроводность и плотность пенопласта

Учитывая небольшую стоимость материала (пускай это даже армированный пенопласт для фасада), его преимущества, при использовании в качестве утеплителя, неоспоримы.

Теплопроводность и плотность пенопласта

По правде говоря, откинув все рекламные уловки маркетологов, теплоизоляционные свойства пенопласта не сильно уступают характеристикам изделий, созданных на его основе, к примеру, пенополистирола, либо пенофола.

Теплопроводность и плотность пенопласта

Качество утеплить фасад, чердак, либо потолок дома с помощью такого материала, кто бы, что не говорил, можно! Утепление пенопластом не будет казаться неполноценным, так как разница в теплопроводности материалов на уровне 0,03-0,05 Вт/мк, попросту не ощущается.

Теплопроводность и плотность пенопласта

Среди сильных сторон изолятора, делающих его весьма неплохим утеплителем, можно выделить следующие основные факторы.

Теплопроводность и плотность пенопласта

к меню

Теплопроводность и плотность пенопласта

2.2 Низкий коэффициент теплопроводности

Теплопроводность и плотность пенопласта

По теплоизоляционным свойствам материал не сильно отличается от утеплителей из экструдированного пенополистирола, либо минеральной ваты среднего качества, при этом, стоит он на порядок ниже.

Теплопроводность и плотность пенопласта

Так, теплопроводность пенопласта, в зависимости от плотности материала, колеблется в пределах от 0,037 до 0,041 Вт/мк, что позволяет выполнить эффективное утепление помещений из любого материала – дерева, кирпича, керамзитоблока, либо газосиликатных блоков. Для таких же материалов можно применять карбамидный пенопласт.

Теплопроводность пенопласта — точные цифры

Пенопласт имеет следующие преимущества перед другими утеплительными материалами: экологичность, лёгкость, гигроскопичность, невысокая стоимость. Однако, главное достоинство — низкая теплопроводность пенопласта, которая делает его одним из наиболее распространенных теплоизолирующих материалов.

Общее описание

Пенопласт представляет собой плиты различной толщины, состоящие из вспененного материала – полимера. Теплопроводность пенопласта обеспечивается воздухом, из которого он состоит на 95-98%, т.е. газа, который не пропускает тепло.

Так как пенопласт в своей основе состоит из воздуха, то он имеет крайне низкую плотность, и, соответственно, малый удельный вес. Также пенопласт обладает очень хорошей звукоизоляцией (тонкие перегородки ячеек, заполненные воздухом – очень плохой проводник звуков).

В зависимости от исходного сырья (полимера) и процессов изготовления, можно производить пенопласт разной плотности, устойчивости к воздействию механических факторов, устойчивости к иным видам воздействия. В связи с вышеперечисленным, обусловливается выбор определенного вида пенопласта и его применение.

Характеристики теплопроводности пенопласта

Для того чтобы рассмотреть такую характеристику, как теплопроводность пенопласта, разберемся для начала, что из себя представляет в принципе теплопроводность материалов. Теплопроводностью называют количественную характеристику способности тела проводить тепло.

Это количество тепловой энергии (Ватт), которое любой материал способен провести через себя (метр), при определенной температуре (С) за определенное время. Обозначается — λ и выражается Вт/мС.

Определим оптимальные размеры данного утеплителя исходя из его теплопроводных характеристик. На рынке стройматериалов большое множество различных утеплителей. Пенопласт, как мы уже знаем, обладает теплопроводностью очень низкой, но эта величина зависит от марки материала.

Читайте также:  Автомобильная грунтовка — что это такое и как пользоваться?

Например, пенопласт марки ПСБ-С 50 имеет плотность 50 кг/м3. Таким образом, его теплопроводность составляет 0,041 Вт/мС (данные указаны при 20-30 С). Для пенопласта марки ПСБ-С 25 значение будет 0,041 Вт/мС, а марки ПСБ-С 35 – 0,038 Вт/мС. Приведенные величины коэффициентов теплопроводности указаны для пенопласта одинаковой толщины.

Наиболее заметна теплопроводность пенопласта при сопоставлении значений с другими теплоизоляционными материалами.

К примеру, лист пенопласта 30-40 мм аналогичен объёму минваты в несколько раз большей, а толщина листа 150 мм заменяет 185 мм пенополистирола. Конечно, есть материалы, у которых коэффициент ниже.

К таким относится и пеноплекс. 30 мм пеноплекса смогут заменить 40 мм пенопласта, при аналогичных условиях.

Какие листы выбрать?

Чтобы добиться наиболее эффективной теплоизоляции стены, необходимо правильно рассчитать толщину используемого утеплителя. Для примера рассчитаем, какой толщины нужен утеплитель для стены толщиной в один кирпич.

Сначала необходимо узнать общее теплосопротивление. Это постоянное значение, зависящее от климатических условий в определенной области страны. На юге России она составляет 2,8 кВт/м2, для полосы умеренного климата — 4,2 кВт/м2. Затем найдем теплосопротивление кирпичной кладки: R = p/k, где p – толщина стены, а k – коэффициент, указывающий, насколько сильно стена проводит тепло.

Имея начальные данные, мы можем узнать, какое теплосопротивление утеплителя необходимо использовать, применив формулу p=R*k. где R — общее теплосопротивление, а k — значение теплопроводности утеплителя.

Возьмем для примера пенопласт марки ПСБ-С 35, имеющий плотность 35 кг/м3 для стены, толщиной в один кирпич (0,25 м) в регионе средней полосы России. Общее теплосопротивление имеет значение 4,2 кВт/м2.

Для начала необходимо узнать теплосопротивление нашей стены (R1). Коэффициент для силикатного пустотного кирпича составляет 0,76 Вт/мС (k1), толщина – 0,25 м (p1). Находим теплосопротивление:

R1 = p1 / k1 = 0,25 / 0,76 = 0,32 (кВт/м2).

Теперь находим теплосопротивление для утеплителя (R2):

R2 = R – R1 = 4.2 – 0,32 = 3,88 (кВт/м2)

Значение теплосопротивления пенопласта ПСБ-С 35 (k2) равен 0,038 Вт/мС. Находим требуемую толщину пенопласта (p2):

p2 = R2*k2 = * = м.

Вывод: при заданных условиях нам необходим пенопласт ПСБ-С 35 15 см.

Аналогичным способом можно сделать расчеты для любого материала, используемого в качестве утеплителя. Коэффициенты теплопроводности разных строительных материалов можно найти в специальной литературе или в сети Интернет.

Как рассчитать толщину стен

Для того чтобы зимой в доме было тепло, а летом прохладно, необходимо чтобы ограждающие конструкции (стены, пол, потолок/кровля) должны иметь определенное тепловое сопротивление. Для каждого региона эта величина своя. Зависит она от средних температур и влажности в конкретной области.

Термическое сопротивление ограждающихконструкций для регионов России

Для того чтобы счета за отопление не были слишком большими, подбирать строительные материалы и их толщину надо так, чтобы их суммарное тепловое сопротивление было не меньше указанного в таблице.

Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев

Для современного строительства характерна ситуация, когда стена имеет несколько слоев. Кроме несущей конструкции есть утепление, отделочные материалы. Каждый из слоев имеет свою толщину. Как определить толщину утеплителя? Расчет несложен. Исходят из формулы:

R — термическое сопротивление;

p — толщина слоя в метрах;

k — коэффициент теплопроводности.

Предварительно надо определиться с материалами, которые вы будете использовать при строительстве. Причем, надо знать точно, какого вида будет материал стен, утепление, отделка и т.д. Ведь каждый из них вносит свою лепту в теплоизоляцию, и теплопроводность строительных материалов учитывается в расчете.

Сначала считается термическое сопротивление конструкционного материала (из которого будет строится стена, перекрытие и т.д.), затем «по остаточному» принципу подбирается толщина выбранного утеплителя. Можно еще принять в расчет теплоизоляционных характеристики отделочных материалов, но обычно они идут «плюсом» к основным. Так закладывается определенный запас «на всякий случай». Этот запас позволяет экономить на отоплении, что впоследствии положительно сказывается на бюджете.

Пример расчета толщины утеплителя

Разберем на примере. Собираемся строить стену из кирпича — в полтора кирпича, утеплять будем минеральной ватой. По таблице тепловое сопротивление стен для региона должно быть не меньше 3,5. Расчет для этой ситуации приведен ниже.

Если бюджет ограничен, минеральной ваты можно взять 10 см, а недостающее покроется отделочными материалами. Они ведь будут изнутри и снаружи. Но, если хотите, чтобы счета за отопление были минимальными, лучше отделку пускать «плюсом» к расчетной величине. Это ваш запас на время самых низких температур, так как нормы теплового сопротивления для ограждающих конструкций считаются по средней температуре за несколько лет, а зимы бывают аномально холодными

Потому теплопроводность строительных материалов, используемых для отделки просто не принимают во внимание