Tepelnou izolací se rozumí stavební materiály a výrobky určené k zateplování stavebních konstrukcí a konstrukcí, ale i různých technických aplikací. Hlavním znakem tepelně izolačních materiálů je jejich vysoká pórovitost a následně nízká průměrná hustota a nízká tepelná vodivost.
Použití tepelně izolačních materiálů ve stavebnictví umožňuje snížit hmotnost konstrukcí a snížit spotřebu konstrukčních stavebních materiálů (beton, cihla, dřevo atd.). Tepelně izolační materiály výrazně zlepšují komfort v obytných oblastech. Nejdůležitějším cílem zateplování stavebních konstrukcí je snížení spotřeby energie na vytápění objektu.
Hlavní technické charakteristiky
Vlastnosti tepelně izolačních materiálů ve vztahu ke konstrukci charakterizují následující hlavní parametry.
Nejdůležitější technickou charakteristikou TIM je tepelná vodivost – schopnost materiálu přenášet teplo svou tloušťkou, protože na ní přímo závisí tepelný odpor obvodové konstrukce. Kvantitativně se určuje součinitelem tepelné vodivosti λ, který vyjadřuje množství tepla prošlého vzorkem materiálu o tloušťce 1 m a ploše 1 m2 s rozdílem teplot na protilehlých plochách 1 °C za 1 hodinu. Součinitel tepelné vodivosti v referenční a regulační dokumentaci má rozměr W/(m ° C ).
Tepelná vodivost tepelně izolačních materiálů je ovlivněna hustotou materiálu, typem, velikostí a umístěním pórů (dutin) atd. Velký vliv na tepelnou vodivost má také teplota materiálu a zejména jeho vlhkost.
Metody měření tepelné vodivosti v různých zemích se od sebe výrazně liší, proto je při porovnávání tepelných vodivostí různých materiálů nutné uvést, za jakých podmínek byla měření provedena.
Otázka 28. Klasifikace tepelně izolačních materiálů, struktura, vlastnosti.
Tepelně izolační materiály se podle účelu dělí na izolační a konstrukční materiály, které se používají pro izolaci stavebních plotů, a izolační a instalační materiály, které se používají pro izolaci potrubí a průmyslových zařízení. Toto rozdělení je libovolné, protože některé materiály se používají jak pro izolaci stavebních konstrukcí, tak pro izolaci průmyslových objektů.
Tepelně izolační materiály (GOST 16381-77*) jsou klasifikovány podle následujících kritérií:
1. Tvar a vzhled:
• kus (desky, bloky, cihly, válce, půlválce,
” • válcované a šňůrové (rohože, šňůry, svazky);
• volné a sypké (vata, perlitový písek atd.).
• vláknité (minerální vlna, sklolaminát atd.);
• zrnitý (perlit, vermikulit);
• komůrkové (výrobky z pórobetonu, pěnového skla, pěnového polystyrenu, sovelitu atd.).
3. Typ vstupní suroviny:
4. Střední hustota:
• do skupin a značek; materiály, které mají střední hodnoty hustoty, které se neshodují s těmi, které jsou uvedeny výše, patří do další vyšší třídy.
• měkká (M) – stlačitelnost přes 30 % při měrném zatížení 0,002 MPa (minerální a skelná vata, vlna z kaolinu a čedičového vlákna, vlna ze supertenkého skelného vlákna, rohože a desky ze střiže);
• polotuhá (S) – stlačitelnost od 6 do 30 % při měrném zatížení 0,002 MPa (minerální vlna a střižové sklolaminátové desky se syntetickým pojivem);
• tvrdý (W) – stlačitelnost do 6 % při měrném zatížení 0,002 MPa (desky z minerální vlny se syntetickým nebo bitumenovým pojivem);
• zvýšená tuhost (RH) – stlačitelnost až 10 % při měrném zatížení 0,04 MPa (desky z minerální vlny zvýšené tuhosti se syntetickým pojivem);
• pevné (T) – stlačitelnost do 10 % při měrném zatížení 0,1 MPa.
• třída A – nízká tepelná vodivost – tepelná vodivost při průměrné teplotě 298 K (25 °C) až 0,06 W/(m • K);
• třída B – průměrná tepelná vodivost – tepelná vodivost při průměrné teplotě 298 K od 0,06 do 0,115 W/(m • K);
• třída B – zvýšená tepelná vodivost – tepelná vodivost od O,115 do O,175 W/(m-K);
Zvláštní místo mezi stavebními materiály zaujímají tepelně izolační materiály. Trend k úspoře tepelné energie roste po celém světě. Zavádění nových požadavků na zlepšení tepelně izolačních vlastností vnějších obvodových konstrukcí budov a konstrukcí různého funkčního určení vyžaduje neustálé rozšiřování sortimentu vysoce kvalitních tepelně izolačních materiálů, vytváření nových technologií pro výrobu vysoce účinné tepelně-izolační materiály pro montáž vícevrstvých izolačních systémů.
Tepelně izolační materiály – jedná se o materiály, které mají nízkou tepelnou vodivost (ne více než 0,175 W / m ° C), nízkou hustotu (ne více než 500 kg / m3) a jsou určeny pro tepelnou izolaci budov, konstrukcí a zařízení.
Pórovitost tepelně izolačních materiálů dosahuje 98-99%. Póry vyplněné vzduchem špatně vedou teplo, a to je důvodem nízké tepelné vodivosti tepelně izolačních materiálů. Čím nižší je průměrná hustota materiálu, tím je v něm více pórů a tím nižší je jeho tepelná vodivost. Tepelně-izolační materiály se proto obvykle dělí do tříd v závislosti na hustotě (kg / m3): D15, D25, D35, D50, D75, D100, D125, D150, D200, D250, D300, D350, D400, D500. Značka tepelně izolačního materiálu udává horní hranici jeho průměrné hustoty. Například produkty značky 75 mohou mít hustotu rovnou 51 . 75 kg / m3 (GOST 16381).
Klasifikace tepelně izolačních materiálů:
3. Podle typu vstupní suroviny:
4. Podle průměrné hustoty:
5. Podle tepelné vodivosti:
16.2. Anorganické tepelně izolační materiály
Anorganické tepelně izolační materiály mají vlastnosti, jako je požární odolnost a biologická stabilita. Tyto zahrnují:
1. Minerální vlna – je to materiál, který se skládá z tenkých skelných vláken získávaných z roztavených hornin nebo metalurgických strusek. Vlákna získaná tavením minerálů drží pohromadě pojivem, které se používá jako formaldehydová pryskyřice (obr. 16.1).
Má následující výhody: nehoří; dobré tepelně izolační vlastnosti; mrazuvzdorný; prakticky neabsorbuje vodu; nepodléhají hnilobě. Nevýhody: není dostatečně pevný; vyžaduje hydro- a parotěsnou zábranu; obsahuje toxickou látku (formaldehyd); vyžaduje speciální likvidaci. Použití: pro tepelnou izolaci fasádních stěn, izolace vytápěných komunikací, průmyslových zařízení, izolace stěn, podlah, stropů, stropů, jako zvukotěsný materiál.
Obr. 16.1. Minerální vlna
Zajímavost: Tepelně izolační materiály IZOVOL
2. Skleněná vata sestává z náhodně uspořádaných skleněných vláken získaných z roztavených surovin. Křemenný písek, soda a vápenec (vsázka suroviny) nebo střepy se vaří v pecích při teplotě 1300-1400°C, poté se vyrábí sklolaminát a výrobky se formují (obr. 16.2).
Výhody skelné vlny: pevný a elastický materiál; vysoká odolnost proti vibracím; odolává teplotám až 450˚С. Nevýhody: zvýšená tepelná vodivost při navlhčení materiálu; smrštění skelné vaty; vyžaduje při montáži ochranný oděv Použití: pro tepelnou a zvukovou izolaci stavebních a jiných konstrukcí, potrubí apod.
Obr.16.2. skleněná vlna
3. Pěnové sklo – získává se ze skleněných střepů nebo speciálně svařovaného skleněného granulátu s přídavkem nadouvadel (0,5 – 3 % křídy nebo uhlí na hmotnost skla). Směs se poté rozdrtí v mlýně, naplní do forem a zahřeje do pěny, poté se ochladí. Nadouvadlo, rozkládající se nebo hořící, uvolňuje plynné produkty, které pění změkčené jemné skleněné částice, při jejichž ochlazení vzniká pěnové sklo (obr. 16.3).
Výhody: velmi dlouhá životnost; žádné vystavení teplotním změnám; vysoká síla; odolnost proti chemickým a biologickým vlivům; nehořlavý materiál; zvuková izolace; odolnost proti vlhkosti; materiál šetrný k životnímu prostředí. Nevýhody: křehké; žádná vodivost páry; těžký; špatně snáší rázové zatížení. Pěnové sklo se používá pro tepelnou izolaci při výstavbě vodohospodářských konstrukcí, vnějších stěn a plášťů budov.
Zajímavost: Encyklopedie vynálezů. Pěnové sklo
16.3. Organické tepelně izolační materiály
Organické tepelně izolační materiály se vyrábějí za použití rostlinných materiálů a odpadů (vedlejších produktů) z lesnictví a zemědělství. Používají se pro zateplení konstrukcí při teplotách nepřesahujících 100 °C. Tyto materiály mají nižší tepelnou vodivost a jsou hořlavé.
1. Dřevovláknité desky (MDF). Získávají se mletím dřeva nebo jiných rostlinných materiálů (rákos, sláma) ve vodním prostředí za účelem získání vláknité hmoty. Do směsi se přidávají parafínová emulze, antiseptika. Poté se tato hmota formuje, suší pod horkým lisem a poté se suší desky (obr. 16.4). Používají se pro izolaci a konečnou úpravu obkladů stěn, pro instalaci zvukotěsných těsnění do podlahových konstrukcí.
Rýže. 16.4. Dřevovláknitá deska (dřevovláknitá deska)
2. Polystyren se získávají napěněním polymeru – polystyrenu – s plynným pentanem – nízkovroucí kapalinou ze skupiny uhlovodíků (obr. 16.5). Desky z expandovaného polystyrenu se používají k izolaci obvodových konstrukcí obytných budov.
3. Dřevobeton jsou vyrobeny ze směsi cementu, organického kameniva (drcený dřevní odpad), chemických přísad (chlorid vápenatý, vodní sklo) a vody (obr. 16.6). Vyznačuje se mrazuvzdorností, těžko hoří, je dobrý, je řezaný a vrtaný. Dřevobetonové výrobky ve formě desek a panelů se používají pro stavbu závěsných a samonosných stěn a příček, ve stropech a nátěrech nízkopodlažních budov.
4. Rákosové desky vyrábí se lisováním stonků rákosu na strojích a jejich prošíváním v příčném směru pozinkovaným drátem (obr. 16.7). Používají se pro izolaci stropů obytných nízkopodlažních budov a zemědělských objektů.
Obr. 16.7. Rákosové desky
5. Plasty plněné plynem – porézní (90, 95 %) materiál na bázi syntetických polymerů. Jejich hustota nepřesahuje 100 kg / m3, ale může dosáhnout až 10 kg / m3 (například pěna mipore). Podle charakteru poréznosti a způsobu výroby se plasty plněné plynem dělí na pěnové plasty (malé uzavřené kulovité póry) (obr. 16.8), pěnové plasty (komunikační póry) (obr. 16.9) a voštinové plasty (tzv. porézní strukturou jsou buňky pravidelného geometrického tvaru) (obr. 16.10).
Rýže. 16.10. Sotoplast
16.4. Tepelně izolační desky Penoplex
Penoplex – Jedná se o tepelně izolační materiál vyráběný stejnojmennou firmou.
Penoplex vzniká působením vysoké teploty a tlaku na polystyrenové granule. Přidáním v dalším stupni směsi oxidu uhličitého a lehkého freonu (bezbarvý plyn nebo kapalina, bez zápachu, vysoce rozpustný v organických rozpouštědlech a také v mnoha mazacích olejích a prakticky nerozpustný ve vodě) se získá porézní hmota, která se vytlačený z vytlačovací jednotky. Po vyrobení desek v článcích je zbytkový freon poměrně rychle nahrazen okolním vzduchem. (obr.16.11).
Rýže. 16.11. Penoplex
Jako izolace se používá extrudovaný pěnový polystyren (EPS nebo XPS). Od levnějšího analogu – expandovaného polystyrenu (polystyrenu), se liší větší hustotou, díky čemuž lépe snáší mechanické zatížení. Má nižší paropropustnost a téměř nevede páru. Má také nejlepší tepelné vlastnosti. Penoplex o tloušťce 20 mm z hlediska udržení tepla odpovídá téměř dvojnásobné tloušťce minerální vlny a 37 cm zdiva (obr. 16.12).
Obr.16.12. Porovnání materiálů pro tepelnou vodivost
16.5. Reflexní tepelná izolace Penofol
Penofol je dvouvrstvý tepelně izolační stavební materiál, který lze vyrobit z jedné nebo dvou vrstev 2mikronové fólie nanesené na základní vrstvu pěnového polyetylénu (obr. 20). Fólie poskytuje penofolu dobré vlastnosti odrážející teplo.
Obr.16.14. Druhy penofolu
Penofol se používá v každodenním životě a průmyslu jako hlavní izolační materiál nebo jako pomocná tepelně izolační vrstva.
Výhody Penofolu: malá tloušťka; instalace materiálu nevyžaduje speciální dovednosti a speciální nástroje; materiál šetrný k životnímu prostředí; ohnivzdorné; odhlučnění.
Slabé stránky: měkký materiál; vyžaduje použití lepidla pro upevnění.
16.6. Stavební zateplovací systém Termoshuba
Zateplovací systém budov je lehká vícevrstvá konstrukce s tenkou vrstvou omítky, určená k zateplení fasád budov.
Izolací jsou desky z pěnového polystyrenu o tloušťce 4-10 cm nebo tvrdé minerální vlny o tloušťce 5-15 cm.Tepelná izolace se připevňuje přímo na stěnu, bez mezery. Odvod vodní páry je zajištěn paropropustností materiálů použitých k izolaci.
Rýže. 16.15. Izolovaná konstrukce stěny
16.7. Komplexní izolační sendvičové panely ISOBUD pro průmyslové a občanské stavby
Základem třívrstvých kovových panelů je výplň z různých izolačních materiálů: desky z minerální vlny, pěnový polystyren. Venku jsou desky opláštěny galvanizovanou ocelí s různými polymerními povlaky, nerezovou ocelí atd. (obr. 16.16). Pro snadné spojování jsou všechny bloky vybaveny pohodlnými zámky, které vytvářejí bezešvé spoje.
Tloušťka sendvičových panelů se může pohybovat od 50 do 220 mm. Maximální délka je 12 m. Šířka se může lišit podle typu použití: střešní krytina – 1 m, fasáda – od 1 m do 1,19 m.
Rýže. 16.16. Sendvičový panel
16.8. Buňkové tepelně izolační materiály
Tepelněizolační pórobeton má takové vlastnosti, jako je nízká tepelná vodivost, tuhost, nehořlavost, vysoká paropropustnost, což umožňuje jeho široké použití pro izolace obvodových plášťů budov. Hlavní typy pórobetonu jsou: pěnobeton, pórobeton, plynosilikát, pilinový beton.
pěnový beton získaný ze směsi cementové pasty s pěnou (vyšlehané z kalafuny a živočišného lepidla nebo jiné složky) se stabilní strukturou. Po vytvrdnutí tvoří pěnové buňky beton s buněčnou strukturou (obr. 16.17).
Rýže. 16.17. pěnový beton
Pórobeton získává se ze směsi portlandského cementu, křemičité složky a nadouvadla (nejčastěji hliníkový prášek). Výsledná směs se nalévá do forem, pro zlepšení struktury je vystavena vibracím a zpracovávána převážně v autoklávech. Výrobky z pórobetonu se lisují ve velkých velikostech a poté se řežou na prvky (obr. 16.18).
Křemičitý plyn autoklávové vytvrzování se získává na bázi vápeno-křemičitého pojiva za použití místních materiálů – vzdušného vápna, písku, popela, hutnických strusek (obr. 16.19).
Rýže. 16.19. plynový křemičitan
Betonové betonové materiály se také stavěly domy. Skládá se z vápenocementového těsta, které se smíchá se směsí pilin a písku. Výsledné složení betonu – pojivo: písek: piliny – (1:1,1:3,2) – (1:1,3:3,3) (objemově) je dobrým tepelně izolačním materiálem (obr. 16.20).
Rýže. 16.20. pilinový beton
Použití tepelně izolačních materiálů umožňuje snížit tloušťku a hmotnost stěn a jiných obvodových konstrukcí, snížit spotřebu základních konstrukčních materiálů, snížit náklady na dopravu a v důsledku toho snížit náklady na výstavbu. Spolu s tím snížení tepelných ztrát z vytápěných budov snižuje spotřebu paliva. Mnoho tepelně izolačních materiálů má díky své vysoké pórovitosti schopnost pohlcovat zvuky, což umožňuje jejich použití také jako akustické materiály pro boj s hlukem.
