Оптимизация тепловой изоляции ограждающих конструкций промышленных и гражданских зданий
С точки зрения требований пожарной безопасности изделия из минеральной ваты относятся к классу негорючих материалов (НГ). Более того, они эффективно препятствуют распространению пламени и применяются в качестве противопожарной изоляции и огнезащиты. Также изделия из минеральной ваты могут быть использованы в условиях очень высоких температур, но при условии, что не будут подвергаться механическим воздействиям, способным изменить их форму, после того как присутствующий в них связующий компонент разрушится. Дело в том, что минеральные волокна способны выдерживать температуру выше 1000°С, в то время как связующий компонент начинает разрушаться уже при температуре 250°С. При более высоких температурах даже после разрушения связующего волокна минеральные волокна остаются неповрежденными и связанными между собой, сохраняя свою форму и создавая защиту от огня.
При заданной плотности наиболее эффективным теплоизолятором является минеральная вата с хаотически расположенными волокнами.
Ориентация волокон влияет не только на теплопроводность, но и на прочностные характеристики изделий из минеральной ваты. Прочность на сжатие у них возрастает с ростом количества вертикально ориентированных волокон. Таким образом, чем выше процент этих волокон, тем более низкой плотности минеральную плиту можно применять для обеспечения заданной прочности на сжатие. Поэтому технологии формования минераловатных плит, обеспечивающие высокий процент вертикально ориентированных волокон, являются наиболее прогрессивными.
Важное свойство минераловатных материалов - ничтожно малая усадка (в том числе термическая) и сохранение своих геометрических размеров в течение всего периода эксплуатации здания. Это гарантирует отсутствие так называемых "мостиков холода", которые в противном случае возникли бы на стыках изоляционных плит.
Материалы из минеральной ваты обладают высокой паропроницаемостью. Диффундирующий сквозь минераловатный утеплитель пар конденсируется в его толще. В результате происходит неизбежное увеличение теплопроводности ограждающей конструкции в течение всего холодного времени года. Конструкция должна быть спроектирована таким образом, чтобы минимизировать прохождение паров и, как следствие, возникновение конденсата. На практике минераловатный утеплитель должен быть защищен с "теплой" стороны пароизоляционным барьером. Снаружи, напротив, должны быть созданы благоприятные условия для свободного выхода пара (высыхания утеплителя).
Изоляционные материалы из минеральной ваты отличаются высокой химической стойкостью. Более того, вата является химически пассивной средой и не вызывает коррозию контактирующих с ней металлов.
Теплоизоляционные и механические свойства изделий из минеральной ваты сохраняются на первоначальном уровне в течение десятков лет. Ее применение позволяет обеспечить не только тепло-, но и звукоизоляцию стен. Минеральная вата значительно снижает риск возникновения стоячих звуковых волн внутри ограждающей конструкции, тем самым увеличивая изоляцию от шума. Звукопоглощающие свойства материала увеличивают затухание акустических волн и значительно снижают уровень шума в помещении.
Достоинства минераловатных материалов дополняет легкость выполнения монтажа. Все такие изделия на основе базальтовых горных пород экологически безопасны. Мягкие изделия легко режутся ножом, а более плотные - ножовкой. В зависимости от области применения и технических характеристик фирмы-производители выпускают теплоизоляционные материалы из минеральной ваты различных марок. Изоляция ограждающих конструкций включает в себя как мягкие плиты и маты для применения в каркасных конструкциях, так и жесткие, полужесткие плиты, используемые, например, в фасадных конструкциях, где изоляция находится под воздействием нагрузок.
Минераловатные изделия могут применяться: в системах наружного утепления "мокрого" типа, в качестве теплоизоляционного слоя в навесных вентилируемых фасадах, в системах с утеплителем с внешней стороны ограждающей конструкции, в системах с утеплителем внутри ограждающей конструкции (слоистая кладка, трехслойные бетонные или железобетонные панели, трехслойные "сэндвич-панели" с металлической обшивкой).
Нужно отметить, что жесткие утеплители из минеральной ваты предназначены для применения на объектах, где изоляция подвергается нагрузке либо во время выполнения монтажных работ, либо при эксплуатации.
Для вентилируемых фасадов могут применяться также двухслойные теплоизоляционные плиты со слоями разной плотности. Эти плиты устанавливают таким образом, чтобы более плотная часть находилась снаружи (со стороны вентиляционного зазора), а менее плотная примыкала к стене (основанию).
В конструкциях стеновых панелей, где невозможно устройство воздушных зазоров, удаление влаги может быть осуществлено с помощью изоляционных плит с вентиляционными канавками. Такие плиты, располагающиеся за наружным слоем многослойной конструкции, формируют сеть каналов, с помощью которой удаляется избыток влаги. Это особенно важно в железобетонных трехслойных панелях, где наружная облицовка имеет низкую паропроницаемость.
Нельзя сказать, что минеральная вата – это инновационный материал. Однако его промышленное производство было связано с рядом трудностей, несмотря на всю простоту технологии. За последнее десятилетие интерес к волокнистым изделиям значительно возрос. Проведены и проводятся обширные исследования этого материала, ведется разработка новых и совершенствование существующих технологий производства минераловатных изделий.
Основным видом применяемых в России утеплителей являются минераловатные изделия, доля которых в общем объеме производства и потребления составляет более 65%. Около 8% приходится на стекловатные материалы, 20% - на пенополистирол и другие пенопласты. Доля теплоизоляционных ячеистых бетонов в общем объеме производимых утеплителей не превышает 3%, вспученного перлита, вермикулита и изделии па их основе - 2-3% (по вспученному продукту).