Строительная изоляция: основы

Хуан Родригес — бывший писатель The Balance, освещавший крупномасштабное строительство. Он инженер с опытом управления и надзора за крупными строительными работами.

В строительстве зданий используются различные виды изоляции как средства уменьшения передачи тепловой энергии через стены, потолки и полы. Проще говоря, это помогает сохранять отапливаемое внутреннее пространство более теплым зимой, а в кондиционируемых помещениях — прохладным летом. Сокращение передачи тепловой энергии не только делает помещения более комфортными, но также имеет важное значение для контроля затрат на энергию.

Все строительные материалы обладают неотъемлемыми изоляционными свойствами, обычно измеряемыми по шкале, известной как R-значение, но дополнительные материалы интегрируются в конструкцию здания специально для повышения изоляционных свойств стен, полов и потолков. Исторически сложилось так, что в качестве изоляции использовалось множество различных материалов, и сейчас от многих из них отказались в пользу более современных и эффективных материалов. Тип изоляции, которую вы выберете при проектировании и строительстве помещения, будет зависеть от вашего климата и значения R, которое вы ищете.

Одеяло и войлочная изоляция

Безусловно, наиболее распространенный тип изоляции состоит из «одеяла» из рулонов или плит изоляции, используемых для заполнения полостей между элементами каркаса в стенах, потолках и полах. Войлок также можно уложить в одеяло на чердачные этажи, чтобы изолировать пространство внизу.

Войлок и рулоны состоят из гибких волокон, сплетенных вместе в полосы различной ширины и толщины для различных целей. Чаще всего в войлочной изоляции используются волокна стекловолокна, но ее также можно изготавливать с использованием минеральных волокон, пластиковых волокон или натуральных волокон, таких как шерсть или хлопок.

Одеяльная изоляция может иметь значения R в диапазоне от R-11 (для войлоков толщиной 3.5 дюйма) до 38 (для войлоков толщиной 12 дюймов). Войлочная изоляция является одним из самых недорогих видов изоляции и одним из самых простых в установке.

Изоляция из пенопласта

Плиты из пенополистирола или пенополиуретана обеспечивают превосходные теплоизоляционные показатели R при относительно небольшой толщине. Их можно использовать практически для любой части здания, и они особенно эффективны для изоляции обшивки наружных стен, внутренней обшивки стен подвала, а также в особых случаях, таких как чердачные люки или воздушные зазоры в местах соединения балок пола с фундаментом. Они предлагают хороший способ изолировать пространства между стропилами на невентилируемых чердаках.

При использовании на внутренних стенах пенопластовые панели должны быть покрыты панелями из гипсокартона толщиной полдюйма или другим утвержденным строительным материалом.

Пенокартон обеспечивает отличную термостойкость, в два раза выше, чем у других материалов той же толщины. Их можно легко обрезать до нужного размера для различных целей.

Жидкая пена

Изоляция из жидкой пены состоит из цементных или полиуретановых материалов, которые распыляются, впрыскиваются или заливаются в стены или под полы, где они затем затвердевают, превращаясь в превосходный изоляционный материал. Он идеально подходит для участков неправильной формы и вокруг препятствий, а также может использоваться для дополнительной изоляции существующих готовых участков. Это хороший вариант для изоляции существующих стен, так как его можно вводить в них, не удаляя поверхности стен.

Жидкая пена может позволить вам достичь более высоких значений R, чем с традиционной изоляцией из войлока, и ее преимущество заключается в том, что она способна заполнить самые маленькие отверстия, чтобы уменьшить воздушные зазоры вокруг труб, дверных и оконных рам, сантехнических и электрических линий.

Распылительная пена доступна во многих формах. Его можно профессионально наносить на большие площади подрядчиками с использованием специализированных машин или наносить на небольшие воздушные зазоры с помощью простых аэрозольных баллончиков, доступных в центрах благоустройства дома.

Насыпная изоляция

Сыпучие и задуваемые утеплители, обычно состоящие из целлюлозы, стекловолокна или минеральной ваты, можно задувать или заливать в полости балок чердачных перекрытий или в полости балок стен.

Значения R варьируются в зависимости от материала, а насыпная изоляция имеет тенденцию со временем оседать, снижая ее значение R. Но это относительно недорого и считается «зеленым» вариантом, поскольку эти материалы создаются из переработанных отходов. Целлюлозная изоляция изготавливается в основном из переработанной газетной бумаги, большая часть изоляции из стекловолокна состоит из 40-60 процентов переработанного стекла, а минеральная вата содержит около 75 процентов переработанного материала.

Изоляция бетонных блоков

Стены из бетона и бетонных блоков можно утеплить несколькими способами.

Бетонный блок можно утеплить, прикрепив жесткую пенопластовую плиту либо к внешней стороне стен (в новостройках), либо к внутренним стенам (в существующих домах).

Дополнительный способ утепления бетонных блоков предполагает использование блоков, состоящих из ячеистого бетона автоклавного твердения (АГБ) или ячеистого бетона автоклавного твердения (АГБ). Эти материалы содержат около 80 процентов воздуха по объему и имеют примерно в 10 раз большую изоляционную способность, чем традиционные бетонные блоки. В сборных блоках ACC вместо песка с высоким содержанием кремнезема, используемого в блоках AAC, используется летучая зола. Автоклавные блоки легко впитывают влагу, поэтому их необходимо беречь от воды, но при этом они легкие и простые в монтаже.

В залитых бетонных фундаментах шарики пенополистирола также могут быть включены в бетонную смесь для увеличения их R-коэффициента. Этот метод может увеличить значение R в 10 раз по сравнению со стандартным заливаемым бетоном.

Лучистые барьеры и отражающая изоляция

В то время как большинство изоляционных материалов работают, сопротивляясь кондуктивному и конвективному тепловому потоку, отражающая изоляция работает, фактически отражая лучистое тепло.

Эти изоляционные материалы включают в себя излучающий материал — обычно блестящую алюминиевую фольгу — нанесенную на слой традиционной изоляции, которая также имеет подложку — крафт-бумагу, пластиковую пленку или картон. Чаще всего он используется на чердаках для уменьшения летнего притока тепла и снижения затрат на охлаждение. Это один из лучших видов изоляции для предотвращения нисходящего потока тепла.

Отражающая изоляция образует лучистый барьер, который уменьшает передачу тепла с крыш в чердачное помещение. Чтобы быть эффективным, он должен быть направлен в воздушное пространство. Они наиболее эффективны в жарком климате, где могут снизить затраты на охлаждение на 5–10 процентов. Однако в более прохладном климате лучшим выбором будет традиционная теплоизоляция.

Изоляция из жесткого фибрового картона

Жесткая древесноволокнистая плита, изготовленная из стекловолокна или минеральной ваты, обычно используется в местах, подверженных воздействию высоких температур, таких как воздуховоды для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Одним из преимуществ этого типа изоляции является то, что ее можно предварительно установить на воздуховоды в магазинах или изготовить по индивидуальному заказу на стройплощадках. Панели бывают разной толщины от 1 до 2.5 дюймов. Доступны как ламинированные, так и неламинированные доски.

Изоляция из древесноволокнистых плит обычно устанавливается подрядчиками по ОВиК, которые наносят ее на внешние поверхности воздуховодов с помощью системы штифтов или зажимов. При использовании необлицованных досок наружные поверхности отделываются изоляционным цементом или полотном. У облицованных досок стыки между панелями заделывают скотчем или мастикой.

Структурно-изолированные панели (SIP)

Совершенно другой метод изоляции здания может быть достигнут с использованием конструкционных теплоизоляционных панелей (SIP) вместо традиционного каркасного каркаса. SIP представляют собой большие сборные панели, которые включают изоляционный материал из пенопластовых плит толщиной от 4 до 8 дюймов (обычно полистирол или полиизоцианурат), зажатый между прочными облицовочными материалами, такими как ориентированно-стружечная плита (OSB). Здание, построенное из SIP, может быть на 12-14 процентов более энергоэффективным, чем традиционный дом с каркасным каркасом. Здание SIP также будет более герметичным и тихим.

SIP не подходят для изоляции существующих зданий, но их можно рассмотреть при планировании нового здания или крупной пристройки. В дополнение к превосходным изоляционным свойствам, SIP структурно прочнее и стабильнее, чем традиционный каркас.

Изоляционные бетонные формы (ICF)

Изоляционные бетонные формы (ICF) представляют собой сборные формы для залитых бетонных стен, которые остаются частью стеновой сборки. Система состоит из пенопластовых плит или блокирующих пенопластовых изоляционных блоков, соединенных пластиковыми стяжками. Когда бетон заливают в пенопласт, получаемые стены достигают изолирующего значения около R-20.

МКФ могут использоваться только для устройства фундаментов в зданиях с подвалами, а также могут формировать надземные стены. Конструкции, построенные из МКФ, по-прежнему напоминают традиционные каркасные конструкции.

Установка системы ICF — это узкоспециализированный навык, требующий опытного подрядчика. Особенно важно убедиться, что стены защищены от насекомых и водонепроницаемы.

Теплоизоляционные материалы – виды теплоизоляционных материалов в зданиях – применение и свойства

Это правда, что дом с хорошей теплоизоляцией является энергоэффективным и экологическим свойством. Правовые нормы и растущая осведомленность людей привели к необходимости снижения спроса на энергию и связанных с этим затрат. Важным элементом в борьбе с избыточным потреблением энергии в жилых домах и объектах коммунального хозяйства, безусловно, являются теплоизоляционные материалы, адаптированные для работы в конкретных условиях. Снижение энергопотребления может быть достигнуто за счет эффективной теплоизоляции всех перегородок здания, но без правильных материалов это будет практически невозможно. Рассмотрим подробнее теплоизоляционные материалы, представленные сегодня на рынке.

Изоляционный материал и его коэффициент

Наиболее распространенными теплоизоляционными материалами являются пенополистирол, минеральная вата и пенополиуретан, которые используются в зданиях как в качестве теплоизоляции, так и в качестве эффективной звукоизоляции. Однако на рынке имеются другие продукты, обладающие столь же благоприятными физическими и химическими параметрами. Одним из наиболее важных параметров, характеризующих теплоизоляционный материал, является коэффициент теплопроводности (лямбда). Чем ниже значение этого коэффициента, тем лучше теплоизоляция материала, а значит, и энергоэффективнее здание.

Минеральная вата

Это материал с широким спектром применения, обеспечивающий надлежащее утепление здания, его эффективную звукоизоляцию (поглощает воздух и ударные звуки), а также обладающий огнезащитными и паропроницаемыми свойствами.

Минеральная вата состоит в основном из двух продуктов с очень похожими параметрами – минеральной ваты и стекловаты. Первый изготавливается из базальта (высокая устойчивость к очень высоким температурам), а второй — из кварцевого песка или переработанного стекла.

Коэффициент теплопроводности изделий из минеральной ваты колеблется от 0.031 до 0.045 Вт/мК. Минеральная вата обладает высокой прочностью и устойчивостью к деформации, не разрушается при контакте с веществами, содержащими растворители. Однако минеральная вата впитывает воду, что ухудшает ее теплоизоляционные свойства. Для устранения водопоглощения минеральную вату пропитывают минеральным маслом. Неправильно выполненная (уложенная) теплоизоляция из минеральной ваты может привести к появлению в ближайшем будущем тепловых мостов, что существенно повлияет на энергоэффективность всего здания. Кроме того, шерсть является довольно сложным в применении материалом (например, щели на чердаке), особенно для неопытных людей, что также увеличивает риск потери тепла в здании.

Пенополистирол

Пенополистирол, то есть пенополистирол, за счет технологического процесса вспенивания (воздух в порах пенополистирола может занимать до 98% объема готового изделия) обеспечивает коэффициент теплопроводности 0.030-0.045 Вт/мК. (например, белый пенополистирол 0.038–0.045 Вт/м·К, графитовый пенополистирол 0.030–0.035 Вт/м·К).

В настоящее время обычно используют три вида пенополистирола – ЭПС 50 для утепления многослойных стен, ЭПС 70 или 80 для утепления фасадов методом БСО и ЭПС 100 в качестве основного утеплителя полов.

Пенополистирол, как изоляционный материал, в первую очередь характеризуется очень низким водопоглощением, благодаря чему его можно с успехом использовать для утепления тех частей здания, которые подвергаются контакту с водой, таких как фундаменты, стены подвала или полы на земля.

В дополнение к традиционному пенополистиролу также доступен экструдированный полистирол, обеспечивающий теплоизоляцию на уровне от 0.021 до 0.026 Вт/мК, который является более твердым и менее абсорбирующим. Он доступен в синем, зеленом или розовом цвете и рекомендуется для изоляции инверсионных крыш, гаражных полов и полов на земле, т. е. везде, где есть большие нагрузки.

Однако у пенополистирола есть и недостатки. Он не стоек к ряду химических веществ, таких как растворители, краски, клеи и консерванты для древесины. Кроме того, это довольно негерметичный материал с точки зрения диффузии (проникновения) водяного пара. Это означает, что через стены, утепленные пенополистиролом, проникает лишь небольшое количество пара. Пенополистирол также чувствителен к высоким температурам и огню. Температуры выше +80°C могут его повредить, однако это материал с самозатухающими свойствами и в случае пожара не воспламеняется, а плавится, выделяя много черного дыма.

Полиуретановая пена

Пенополиуретан (PUR) быстро становится популярным изоляционным материалом. В настоящее время используются два типа пенополиуретанов – PIR (полиизоцианурат) и PUR (полиуретан). У пены есть дополнительное преимущество, которое отличает ее от материалов, используемых до сих пор, а именно возможность использовать ее в двух формах – в виде жесткой плиты или в виде материала, напыляемого непосредственно на изолируемую поверхность. Последний завоевывает все большее признание на рынке теплоизоляционных строительных материалов.

Название «PUR» означает полиуретан, полученный путем смешивания двух сырьевых материалов — полиола и изоцианата. В результате смешивания этих компонентов с применением специализированных распылительных машин получается пенополиуретан. Этот тип изоляционного материала в настоящее время широко используется в строительстве в качестве альтернативного материала для изоляции и теплоизоляции зданий, от фундамента до крыши. Пена PUR очень хорошо работает с точки зрения безопасности пользователя и функциональности.

Пенополиуретан с закрытыми порами позволяет добиться очень хороших теплоизоляционных свойств слоев благодаря низкому коэффициенту теплопроводности, который может составлять даже λ = 0.020 Вт/мК.

Сильным преимуществом пенополиуретана является его скорость и простота нанесения. Наносится методом распыления, благодаря чему за несколько секунд увеличивается в объеме в несколько десятков раз и затвердевает в быстром темпе. Пена PUR прекрасно адаптируется к наклонным, сложным поверхностям, проникая в самые маленькие щели.

Теплоизоляция пеной также более экономична, чем традиционные методы, так как ее применение не создает зазоров, а точнее мостиков холода, которые приводят к потерям тепла в здании. Пена плотно прилегает к стропилам и не создает дыр и щелей в теплоизоляции.

Пенополиуретан подразделяется на теплоизоляционный материал с открытыми и закрытыми порами. Первый имеет губчатую структуру. Он не пропускает воду и обладает очень хорошими теплоизоляционными свойствами, но пропускает пар, благодаря чему под ним не может образоваться грибок или плесень. Он легкий, поэтому можно, при предварительном использовании мембраны, расстелить его на опалубку под кровлей. С другой стороны, пена с закрытыми порами немного тверже и лучше подходит для использования снаружи зданий. Внутренняя структура пенополиуретана с закрытыми порами состоит из микроскопических закрытых пузырьков, поэтому он обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, а также высокой жесткостью и соответствующей твердостью.

Теплоизоляция напыляемым пенополиуретаном в основном используется для изоляции перегородок зданий от потерь тепла изнутри здания. Применяются как в производственной инфраструктуре (трубопроводы), так и при утеплении фундаментов и крыш, а также теплозащите каркасных стен зданий.

Изоляционные свойства пенополиуретанов позволяют применять их, в том числе, для теплоизоляции:

• фундаменты, фундаментные стены и фундаментные плиты
• крыши снаружи и полы на земле
  чердаки с их внутренней части
• стены в каркасных домах
• стены промышленных объектов, складских помещений
• трубы отопления, холодильные камеры
• все виды технической изоляции (трубопроводы, резервуары)

Пенополиуретаны в соответствии со стандартом PN-EN 13501-1 обычно имеют класс огнестойкости Е, что означает легковоспламеняющийся, самозатухающий материал. Пенополистирол, например, относится к тому же классу. Инвестиционные затраты на утепление пенополиуретаном иногда считают одним из недостатков этого решения. Однако с учетом того, что в цену квадратного метра входит не только материал, но и качество исполнения, итоговая стоимость сравнима с установкой других изоляционных материалов.

Целлюлозные волокна

Этот изоляционный материал имеет очень схожие физические и химические характеристики с минеральной ватой, но его применение гораздо более ограничено. Коэффициент теплопередачи этого продукта составляет 0.039 Вт/мК, но, несмотря на это, волокна целлюлозы также обеспечивают хорошую звукоизоляцию и хорошую паропроницаемость.

Целлюлозные волокна обладают способностью поглощать и выделять воду из окружающей среды, поэтому при утеплении нет необходимости в применении пароизоляции. Однако есть одно условие – материал должен хорошо проветриваться, чтобы дать ему возможность полностью высохнуть. Волокна можно наносить влажным или сухим способом.

Сухой метод заключается в том, что измельченные волокна вдуваются в предварительно кондиционированные пространства в стенах, потолках и т. д. через специальные агрегаты, которые позволяют направлять материал на расстояние до 50 м по горизонтали и до 30 м по вертикали. Волокна также можно заливать насыпью, например, при утеплении балочных перекрытий и полов по лагам. С другой стороны, мокрый метод включает смачивание целлюлозных волокон водой и клеем. Эта смесь очень хорошо прилипает к стенам и даже потолкам.

Какой выбрать?

Однозначного ответа на вопрос, связанный с выбором лучшего теплоизоляционного материала, представленного на рынке, не существует. Каждый представленный выше продукт имеет свои преимущества и недостатки, поэтому выбор ваты, пенопласта, пенополиуретана или целлюлозного волокна зависит в основном от ваших ожиданий и требований, а также места применения.