Коэффициент теплопроводности минеральной ваты

Сравнение эффективности популярных материалов-утеплителей.

Подробный обзор

История минеральной ваты

Появлению этого универсального утеплителя мы обязаны природе: при извержении вулканов, кроме лавы образуются тонкие нити расплавленного шлака, которые, соединяясь между собой, создают материал, напоминающий вату. Этим явлением еще в 1840 году заинтересовался английский изобретатель Эдвард Перри. Ему удалось воссоздать процесс плавления шлака в промышленных условиях и получить легкий утеплитель с отличными эксплуатационными характеристиками.

Но в созданной им технологии был существенный недостаток: минеральная вата производилась в открытую, а разлетающиеся по производственному помещению волокна попадали в дыхательные пути рабочих. Это привело к проблемам со здоровьем у задействованного в технологическом процессе персонала, поэтому промышленник отказался от своей затеи.

Но через 30 лет, инженеры немецкого завода под Георгсмариенхюттеном смогли усовершенствовать технологию Перри и начать относительно безопасное производство минеральной ваты. Материал быстро получил повсеместное распространение и стал производиться во многих странах мира.

Необходимость расчетов

Для чего же необходимо проводить эти вычисления, есть ли от них хоть какая-то польза на практике? Разберемся подробнее.

Оценка эффективности термоизоляции

В разных климатических регионах России разный температурный режим, поэтому для каждого из них рассчитаны свои нормативные показатели сопротивления теплопередаче. Проводятся эти расчеты для всех элементов строения, контактирующих с внешней средой. Если сопротивление конструкции находится в пределах нормы, то за утепление можно не беспокоиться.

В случае, если термоизоляция конструкции не предусмотрена, то нужно сделать правильный выбор утеплительного материала с подходящими теплотехническими характеристиками.

Тепловые потери

Тепловые потери дома

Не менее важная задача – прогнозирование тепловых потерь, без которого невозможно правильно спланировать систему отопления и создать идеальную термоизоляцию. Такие вычисления могут понадобиться при выборе оптимальной модели котла, количества необходимых радиаторов и правильной их расстановки.

Для определения тепловых потерь через любую конструкцию нужно знать сопротивление, которое вычисляется с помощью разницы температур и количества теряемого тепла, уходящего с одного квадратного метра ограждающей конструкции. И так, если мы знаем площадь конструкции и ее термическое сопротивление, а также знаем для каких климатических условий производится расчет, то можем точно определить тепловые потери. Есть хороший калькулятор расчета теплопотерь дома ( он может даже посчитать сколько будет уходить денег на отопление, примерно конечно).

Такие расчеты в здании проводятся для всех ограждающих конструкций, взаимодействующих с холодными потоками воздуха, а затем суммируются для определения общей потери тепла. На основании полученной величины проектируется система отопления, которая должна полностью компенсировать эти потери. Если же потери тепла получаются слишком большими, они влекут за собой дополнительные финансовые затраты, а это не всем «по карману». При таком раскладе нужно задуматься об улучшении системы термоизоляции.

Отдельно нужно поговорить про окна, для них сопротивление теплопередаче определяются нормативными документами. Самостоятельно проводить расчеты не нужно. Существуют уже готовые таблицы, в которых внесены значения сопротивления для всех типов конструкций окон и балконных потери окон рассчитываются исходя из площади, а также разницы температур по разные стороны конструкции.

Расчеты, приведенные выше, подходят для новичков, которые делают первые шаги в проектировании энергоэффективных домов. Если же за дело берется профессионал, то его расчеты более сложные, так как дополнительно учитывается множество поправочных коэффициентов – на инсоляцию, светопоглощение, отражение солнечного света, неоднородность конструкций и другие.

Теплопроводность материала

Известно, что любое нагретое тело способно отдавать свое тепло в окружающую среду или близко расположенным другим предметам. При этом отдача тепла (энергии) осуществляется с определенной скоростью. Чем выше скорость отдачи тепла, тем выше теплопроводность материала.

Сравнительные характеристики разных видов минеральной ваты.

Теплопроводность представляет собой свойство какого-либо тела пропускать через себя и отдавать определенное количество тепла. Все строительные материалы имеют свою теплопроводность. Она определяет качество материала и сферу его применения. Объем отдаваемой энергии можно оценить количественно. Для этого определяется коэффициент теплопроводности.

Твердые материалы (металлы и их сплавы) не в состоянии долго удерживать тепло, поэтому металлические сооружения требуется дополнительно утеплять. Существует такое понятие, как теплоизолятор. Это материал, который имеет низкий коэффициент теплопроводности. К таким материалам относится пенопласт, кирпич, минеральная вата. Интересен тот факт, что теплопроводность может варьировать в широких пределах. Коэффициент теплопроводности зависит от структуры материала, его плотности, влажности и некоторых других свойств.

Читайте также:  Заливка бетона: технология и этапы, советы специалистов

Теплопроводность минеральной ваты

Теплопроводность ваты зависит от ее состава и марки. Коэффициент теплопроводности при этом составляет от 0,038 до 0,055 Вт/м*К. Если сравнивать его с таковым у воздуха, то последний равен 0,027 Вт/м*К. Известно, что воздух хорошо удерживает тепло. У него практически самый низкий коэффициент теплопроводности. Таким образом, минеральная вата по данному критерию является очень качественным материалом.

Важно, что коэффициент теплопроводности будет ниже у тех марок, которые имеют более рыхлую структуру.

Схема производства минеральной ваты.

Наблюдается это, потому что при хаотичном расположении минеральных волокон значительно повышается воздушная емкость материала, а воздух задерживает тепловую энергию.

Например, коэффициент теплопроводности легкой ваты равен 0,045 Вт/м*, а тяжелой — 0,055 Вт/м*К. Такой же коэффициент теплопроводности имеет вата на основе хлопка. Все это отражается на ее эксплуатационных характеристиках. Несмотря на это, существуют теплоизоляционные материалы, имеющие более низкую теплопроводность. К ним относится пенополистирол. Коэффициент теплопроводности его составляет 0,034 Вт/м*К. Но если сравнивать каменную вату и пенополистирол по другим критериям, например, по пожаробезопасности, то минеральная вата здесь впереди.

Теплопроводность и толщина материала

Нетрудно догадаться, что теплопроводность определяет объем и толщину материала для осуществления теплоизоляционных работ. Если брать во внимание стекловату, то ее коэффициент теплопроводности равен 0,044 Вт/м*К. Благодаря несложным расчетам удалось установить, что при утеплении зданий и сооружений толщина этого материала должна быть равной 189 мм. Если сравнивать данный показатель с кирпичом, у которого теплопроводность намного выше, то кирпич уступает вате по способности удерживать тепло. При этом толщина кирпичной кладки должна равняться 1460 мм.

Высокая теплопроводность характерна и для всеми любимого бетона. Коэффициент теплопроводности для него равен 1,5 Вт/м*К. Все это свидетельствует о том, что бетонные и кирпичные конструкции нуждаются в дополнительном утеплении. Говоря о преимуществах минеральной ваты над другими материалами, нельзя не упомянуть то, что вата не дает усадки, имеет невысокую стоимость и большой срок эксплуатации. Нередко он достигает более 50 лет.

Коэффициент теплопроводности, ЭФФЕКТИВНЫЙ срок службы и толщина слоя

Наименование Коэффициент теплопроводности Срок службы Толщина слоя
Пенополиуретан 0,025 50 лет 5 см
Пенополистирол 0,035 15 лет 8 см
Пенопласт 0,04 10 лет 10 см
Минвата, базальтовое волокно 0,045 8 лет 12 см
Стекловата 0,05 5 лет 15 см
Керамзит 0,15 40 лет 35 см

Примеры расчета толщины утеплителей

ДЛЯ ТЕХ КТО СТРОИТ

Для того, чтобы добиться требуемого минимального значения теплосопротивления R=3,0 приведем четыре примера.

Стены дома из силикатного кирпича, толщина стены 0,38 м. R= 0,44.

Требуемое значение R — R_стены = 3,0 — 0,44 = 2,56. Теперь 2,56 умножаем на коэффициент теплопроводности ППУ = 0,025. Получаем:

2,56 х 0,025 = 6 см ППУ.

(пенополистирол — 9 см., пенопласт – 12 см., минвата и т.п. – 15 см., стекловата – 20 см., керамзит – 35-40 см. )

Все материалы кроме ППУ еще нужно крепить к поверхности. Керамзит нужно засыпать. ППУ наносится сразу в готовом виде.

Стены дома из деревянного бруса 150 мм. R=1,07.

3,0 – 1,07 = 1,93.

1,93 х 0,025 = 5 см ППУ.

Стены дома из пено- газобетонного блока 40 см. R= 1,1

3,0 — 1,1 = 1,9.

1,9 х = 5 см ППУ.

Утепление крыши из листового металла (профнастил, металлочерепица) или ангаров. R=0,1

3,0 – 0,1 = 2,9.

2,9 х 0,025 = 7 см ППУ.

Таким образом, сооружение из металла, утепленное ППУ слоем 7 см приобретает требуемое значение теплосопротивления R=3,0 и пригодно для круглогодичного проживания.

Теперь сравните это с тем, что мы видим вокруг. Практически нигде нет такого уровня теплоизоляции зданий, а ведь R=3,0 — это необходимый минимум!

Используя пенополиуретан в качестве утеплителя можно значительно снизить затраты на строительство за счет возведения стен меньшей толщины, менее массивного фундамента и т.д.

В таком теплом доме абсолютно не нужны громоздкие и дорогие водные системы отопления в виде электрических или газовых котлов, труб и радиаторов. Для обогрева 80 кв.м. достаточно несколько нагревателей с общей потребляемой мощностью 3 КВт. и бензиновый генератор на 5 КВт для аварийных случаев.

Если же средства позволяют построить кирпичный дом, то ППУ позволить существенно снизить первоначальные затраты на фундамент и кирпич, а затем существенно сократить расходы на отопление.

Для примера. В Самаре есть дом утепленный жестким ППУ слоем 15 см. Материал стен — силикатный кирпич. Общая площадь дома — 365 кв.м., 1-й этаж и мансарда.

Отопление — электрические инфракрасные нагреватели, котла и радиаторов нет.

Общая потребляемая мощность в зимний период, включая отопление и все бытовые приборы — 3 500 КВт/мес. или 4,9 КВт/час.

По ценам на электроэнергию в 2015 году расходы на дом в зимний период составляют не более 5 000 руб/мес.

В доме стабильная температура +23 — +24.

Теплопроводность современных утеплителей. Таблица |

В интернете второй десяток лет гуляют цифры теплопроводности различных утеплителей, где для каждого вида материала указаны достаточно широкие диапазоны значений, различающиеся порой в полтора-два раза. В теории эти цифры верны, но каковы реалии сегодняшнего дня, когда большинство утеплителей производятся на самом современном оборудовании и из качественных материалов?

Мы собрали в таблицу данные по теплопроводности наиболее популярных типов и марок утеплителей, в том числе и экологически чистых, которые поставляются в форме плит толщиной 50 или 100 мм. Большинство из них являются новинками последних двух-трех лет. Основной акцент был сделан на материалы, пригодные для вертикальных вентилируемых фасадов.

* – для этих материалов значения λА найти не удалось.

Обратите внимание, что все современные теплоизоляционные материалы имеют достаточно низкую теплопроводность. Лучшими являются плиты из экструдированного пенополистирола, но они имеют ограниченное применение. Разброс среди минеральных ват небольшой ~15%, поэтому тут лучше ориентироваться на цену и применимость для тех или иных видов работ. Также приятно видеть, что все взятые нами экологически чистые утеплители не отстают от остальных по главному показателю.

Далее мы подсчитали стоимость 1м3 утеплителя и сделали сортировку по этому параметру.

Ursa Geo П-15 относится к минеральным ватам низкой плотности, потому ее монтаж на вертикальные фасады может проводиться с ограничениями, и в таблице она присутствует лишь для примера. В остальном видно, что наиболее выгодными являются утеплители из минеральной ваты, типичный показатель коэффициента теплопроводности λА для которых составляет 0,038 Вт/(м·°К).

Вам также может быть интересно:— Сравнение теплопотерь домов из разного материала— Чем дешевле отапливать дом (газ, дрова, электричество, уголь, дизель)

Виды минераловатных утеплителей и их применение

Минераловатные плиты и их характеристики

Самый распространенный утеплитель из минеральной ваты. Выпускают плиты различных размеров (и по длине и по ширине), а также представлены в разном исполнении: рулонная форма и традиционная плита.

При производстве данный материал пропитывается гидрофобизирующим составом, благодаря которому значительно повышается показатель их влагостойкости.

По плотности они бывают трех видов: мягкие, жесткие и полужесткие, что зачастую определяет их назначение в применении.

Встречаются минераловатные плиты, покрытые битумным слоем, которые хорошо зарекомендовали себя при кровельных работах.

Двухслойные плиты из минеральной ваты

Состоят из двух слоев минерального волокна, один из которых жесткий, обеспечивающий ровную и недеформируемую поверхность, второй – более упругий, отвечающий за теплоизоляцию и прилегание к стене.

Хорошо зарекомендовали себя при наружном утеплении, особенно при способе, предполагающем финишную штукатурку.

Ламельные плиты

Основное отличие ламельных плит – это специфическое расположение волокон, которые располагаются строго перпендикулярно поверхности плиты. Меньший показатель теплоизоляции таких плит компенсирует большая эластичность, позволяющая монтировать их на неровные или криволинейные поверхности.

Плиты на синтетическом связующем

Это два вида плит, которые выполнены на определенной основе (кашированые), которая улучшает и дополняет их технические возможности:

  1. Плиты, кашированные стеклотканью и полимерной пленкой, дополнительно защищающей от выдувания волокна и воздействия влаги. Очень часто используются в сэндвич-панелях;
  2. Фольгированные плиты, при изготовлении которых используют фольгу, фиксируемую армированной сеткой из стекловолокна. Фольга в плитах этого типа выступает пароизолятором, что упрощает работы при ее монтаже.

Минераловатные цилиндры кашированные фольгой

Плита на алюминиевой основе, свернутая в форме цилиндра.

Прошивные минераловатные маты

От плит их отличает большая мягкость упругость поверхности. Выпускаются в тюках, поэтому перед использованием им необходимо дать «растянуться» после упаковки. Маты обладают теми же свойствами, что и плиты, также производятся на синтетическом связующем или покрытые алюминиевой фольгой.

Одна из разновидностей изготовления минеральных матов – прошивные минеральные маты.

Прошивные маты изготавливают из переплетенного тонкого базальтового волокна, прошитого стеклянными нитями. Марка прошитых матов определяется плотностью материала (М-75, М-100, М-125).

Гранулированная минвата

Этот вид утеплителя производится в гранулах, которые пропитаны склеивающим гидрофобизирующим импрегнатом (минеральным маслом). Применяется при задувных работах теплоизоляции. Фасуется в мешки от 7 до 20 кг. Подходит для работ в труднодоступных местах.

Таблица теплопроводности материалов на Г

Материал Плотность, кг/м3 Теплопроводность, Вт/(м·град) Теплоемкость, Дж/(кг·град)
Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат 300…1000 840
Газо- и пенозолобетон 800…1200 840
Гетинакс 1350 1400
Гипс формованный сухой 1100…1800 1050
Гипсокартон 500…900 …0.2 950
Гипсоперлитовый раствор
Гипсошлак 1000…1300
Глина 1600…2900 0.7…0.9 750
Глина огнеупорная 1800 800
Глиногипс 800…1800
Глинозем 3100…3900 700…840
Гнейс (облицовка) 2800 3.5 880
Гравий (наполнитель) 1850 0.4… 850
Гравий керамзитовый (ГОСТ 9759-83) — засыпка 200…800 0.1… 840
Гравий шунгизитовый (ГОСТ 19345-83) — засыпка 400…800 840
Гранит (облицовка) 2600…3000 3.5 880
Грунт 10% воды
Грунт 20% воды 1700 2.1
Грунт песчаный 900
Грунт сухой 1500 0.4 850
Грунт утрамбованный
Гудрон 950…1030 0.3

Теплопроводность минеральной ваты по сравнению с другими утеплителями

Современные строительные технологии предоставляют широкий выбор всевозможных утеплителей, решающих проблемы энергосбережения и экономии тепла.

Одним из самых качественных и эффективных изоляционных материалов является минеральная вата.

Функциональные характеристики и теплопроводность минеральной ваты являются важными показателями, обуславливающими выбор именно этой категории стройматериалов для утепления домов.

Важно

Минеральная вата – волокнистый прессованный теплоизоляционный материал, изготавливается из горных вулканических пород или базальтовых волокон с добавлением известняка. Производственные технологии позволяют получать минвату из силикатного расплава доменных шлаков или отходов сталелитейной и металлургической промышленности, однако такая продукция менее долговечна.

Рис.1 Формы минеральных утеплителей

Утеплитель выпускается в форме плит матов, рассыпных гранул или рулонов, его применение позволяет удерживать теплый воздух в границе помещения зимой, а летом защищает от высокой температуры.

Теплопроводность изоляционных материалов

Теплопроводность – это физическая величина, выражающаяся в цифровом коэффициенте и показывающая способность материала удерживать тепловую энергию.

Чем меньше показатель теплопроводности, тем лучше материал сохраняет тепло. Самый низкий показатель теплопроводности у воздуха. Именно поэтому ячеистая и наполненная воздушными порами многослойная вата надежно удерживает тепло внутри любого здания.

Коэффициент теплопроводности минваты зависит от плотности материала и варьируется в пределах 0,032-0,039 Вт/(м°C). Чем жестче материал, тем меньшей теплопроводностью он обладает.

Если сравнить теплопроводность минваты с теплопроводностью других популярных изоляционных материалов (мм)/ и необходимую толщину эффективного слоя утеплителя Вт/(м°C), то получаются такие результаты средних величин:

  • Базальтовая вата – 167/0,039;
  • Пенополистирол – 159/0,037;
  • Пенопласт – 155/0,035;
  • Керамзит – 869/0,170;
  • Кирпич – 1460/0,520.

Рис.2 Пустотная структура минеральной ваты

Таким образом, теплопроводность пенопласта и минваты находится примерно на одинаковом уровне. И хотя пенопласт немного лучше удерживает тепло, его качественные свойства и характеристики в значительной мере уступают минеральным утеплителям.

Теплоизоляционные характеристики различных материалов можно оценивать и исходя из их способности сопротивляться теплоотдаче. Эта величина напрямую зависит от толщины теплоизолятора. Чем выше показатели сопротивления, тем лучше изоляционные свойства.

Сравнивая теплопроводность керамзита и минваты, становиться понятно, что слой базальтовой ваты, толщиной 167 миллиметров даст примерно одинаковый эффект по сравнению со слоем керамзита, толщиной 869 миллиметров. А для того, чтобы кирпичная кладка давала такую же теплозащиту, необходимо выложить стену, толщиной практически полтора метра.

Другие характеристики минеральной ваты

Сравнивая теплопроводность минеральной ваты с другими видами утеплителей, не стоит забывать и о других преимущественных особенностях этого материала:

  • Огнеупорность – длительное время выдерживает высокие температуры;
  • Устойчивость к влажности и агрессивным химическим соединениям;
  • Экологическая чистота;
  • Отличные звуко- и виброизоляционные свойства;
  • Легкость в обработке и монтаже;
  • Стойкость к воздействию бактерий или грызунов;
  • Долговечность – при правильной эксплуатации срок службы составляет более 70 лет.

Благодаря всем этим качественным показателям, эффективности энергозащиты, а также сравнительно невысокой стоимости, минеральные утеплители являются одними из самых востребованных материалов для создания комфортного и теплого дома.

С этой статьей также читают:

Минеральная вата

Минеральной ватой называется материал, основой которого является базальтовое волокно.

Применяться минеральная вата может не везде, так как имеет нижний температурный предел. К примеру, этот утеплитель не может быть использован в холодильной камере.

Под воздействием низких температур минеральная вата становится хрупкой и деформируется, что недопустимо для утеплителя. Здесь, как показывает сравнение утеплителей по теплопроводности, преимущество на стороне пенополистирола, у которого нет нижнего температурного предела.

Что касается верхней температурной границы, тут все зависит от механических нагрузок во время воздействия высокой температуры и длительности этого воздействия. Если вам интересна теплопроводность утеплителей, таблица, которая есть на нашем сайте, поможет в получении информации об этом. В частности там приведен коэффициент теплопроводности минеральной ваты.

Минеральная вата пропускает пар и влагу. Это заметно снижает ее теплоизолирующие свойства. Также скопление влаги способствует развитию плесени и грибка, в утеплителе начинают селиться грызуны, заводятся гнилостные бактерии и пр.

Еще утеплитель из минеральной ваты гигроскопичен, из-за чего необходимо возводить вентилируемые стены и кровлю. Это в ряде случаев приводит к большому расходу денежных средств.

Утеплитель из минеральной ваты тяжелее своего аналога из пенополистирола в 1,5-3 раза. Отсюда более высокая стоимость его транспортировки. Также минус в том, что такой утеплитель может быть использован лишь тогда, когда фундамент сооружения, которое утепляется с его помощью, достаточно прочен. Разумеется, труднее производить погрузочно-разгрузочные и строительно-монтажные работы с использованием утеплителя большой массы.

Резюме

Принципиальные отличия в минеральных утеплителях незначительны. Акцент на свойствах оправдан только в рекламе продукта:

  • Paroc – весь эластичный;
  • Izovol для бани – с усиленным теплоотражающим слоем;
  • задувная вата Isover – проникает в любые закутки;
  • Ursa Pureone – благодаря натуральному связующему, экологически чист.

Зато стоимость может отличаться существенно. Усложняют ситуацию и разные величины мер в прайсах.

В этом обзоре цены приведены к единому показателю (руб/м³). Поэтому, просто выбирайте самый выгодный вариант на текущий период.

И помните: в случае с минеральной ватой, греет не цена, а объём.

(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)