Обзор минеральных утеплителей для стен каркасного дома

Каркасное домостроение в нашей стране набирает популярность. Легкая конструкция быстро монтируется, не требует мощного фундамента, дешевле на 15-30 % аналогичных сооружений из кирпича или пеноблоков. Прочная металлическая или деревянная рама обеспечивают надежность постройки, а минеральный утеплитель создает защиту от промерзания для стен, полов и крыши каркасного дома.

Для построек из дерева с классом огнестойкости Г4 рекомендуется использовать негорючие теплоизоляторы, к которым относится минеральная вата. Остальные материалы – полистирол, пенопласт, пенополистирол – не предназначены для утепления деревянных «каркасников», так как не противостоят активному горению.

Утепление дома

Основы теплоизоляции каркасных домов

Каркас дома представляет собой конструкцию-раму из стоек, ригелей, подкосов и балок для обрамления проемов. Его функция – обеспечить крепление остальных элементов: теплоизоляции, паро-, гидроизоляции, наружной и внутренней обшивки, кровли, пола, заполнения окон и дверей.

Утеплитель, который размещают в промежутках между стойками, – практически единственная преграда для потерь тепла, так как у здания отсутствуют капитальные стены. Поэтому его выбор очень важен. Перед началом строительства проводят теплотехнический расчет с учетом климатической зоны и характеристик материала изолятора.

Цель расчета – определить необходимую толщину утеплителя, которая сохранит оптимальный микроклимат в доме в заданных условиях.

Для примера, в Краснодарском крае и Новосибирске эта величина будет разной.

Основная формула расчета:

  1. R=δ/λ,
  2. где R – нормативное температурное сопротивление, м²/°С Вт;
  3. δ – искомая толщина слоя теплоизоляции, м;
  4. λ – коэффициент теплопроводности, Вт/м °С.

Нормативное сопротивление R для каждого региона находят по таблице СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» (уточненная редакция от 2012 года). Для Краснодара это 2,44 м²/°С Вт. В Новосибирске R=3,93 м²/°С Вт.

Коэффициент теплопроводности определяет способность материала проводить тепловую энергию. Чем больше его значение, тем быстрее перемещается поток тепла сквозь единицу объема. Для утеплителей лучшим показателем является λ, близкая к 0.

Коэффициент определяют по таблицам теплопроводности материалов. Его указывает производитель на упаковке изделий. Для минеральной ваты он, в среднем, равен 0,04 Вт/м °С.

Теперь можно определить минимальную толщину утеплителя, которая будет соответствовать требуемому сопротивлению теплопередаче.

В Краснодаре величина

δ=2,44х0,04=0,0976 м ≈10 см.

Для Новосибирска

δ=3,93х0,04=0,1572 м, с учетом округления 20 см.

Теплоизоляция дома

Полученная разница между значениями в два раза говорит о том, что без расчета утеплителя приступать к строительству нельзя. При неправильном подборе толщины изолятора стены не будут сохранять тепло, расходы на отопление перекроют все материальные выгоды от возведения каркасного дома.

Размещенные на нашем сайте онлайн-калькуляторы удобны для вычисления необходимой толщины утеплителя. Они позволяют точно рассчитать величину с учетом теплоизолирующего действия других слоев конструкции, поскольку эффект суммируется.

При покупке делают запас в пределах 30-50 % на возможную потерю изоляционных качеств из-за увлажнения и усадки.

Установлено, что за 3 года эксплуатации вата теряет до 50 % теплозащитных свойств.

Требования к минеральной теплоизоляции

Промышленность выпускает утеплитель из минерального сырья в виде плит или рулонов. ГОСТ 4640-2011 определяет термин «минеральная вата», как материал для теплоизоляции со структурой ваты, производимый из расплава горных пород, стекла или шлака.

Утеплитель маркируется в зависимости от плотности. Вата минеральная с удельным весом 35, 50 или 70 кг/м³ обозначается ВМ-35,ВМ-50,ВМ-70.

Теплоизолятор должен соответствовать нормативным характеристикам:

  1. Водостойкость – не более 4 рН;
  2. Модуль кислотности – 1,4-2,0;
  3. Диаметр волокна – 3-8 мкм;
  4. Включения неволокнистые – 8-16 %;
  5. Теплопроводность (измеряется при разной температуре) – 0,036-0,060 Вт/мК;
  6. Сжимаемость – 4-25 %;
  7. Водопоглощение – 6-30 %;
  8. Влажность – не более 1 % по массе;
  9. Содержание органики – до 2 %;
  10. Удельная активность радионуклидов – до 370 Бк/кг.

В качестве сырья для минеральной ваты используют горные габбро-базальтовые породы и их аналоги, вулканические шлаки, бой стекла, отходы промышленности, соответствующие ГОСТу и санитарным требованиям. Для обеспыливания применяют мазут и индустриальные масла в виде водных эмульсий.

На производстве регулярно проводят испытания в лабораторных условиях для определения соответствия характеристик ваты нормативам. По результатам выдается паспорт на партию продукции.

Согласно регламенту, вата упаковывается в полиэтиленовую тару. Не допускается ее повреждение при хранении и транспортировке. Рулоны не должны превышать 70 см в диаметре. В маркировке товара указывают адрес изготовителя, дату производства, группу горючести, номинальный объем, действующий ГОСТ.

Минвата, используемая для утепления стен каркасного дома, имеет небольшой срок хранения – 6 месяцев. Это связано со склонностью волокнистого гигроскопичного материала к уплотнению и увлажнению. По истечении времени теплоизолятор подлежит проверке на соответствие требованиям ГОСТа, после чего принимается решение о его дальнейшем использовании.

Тепловая минвата

Виды минеральной ваты

Для теплоизоляции каркасных строений используют следующие виды материала:

  1. Каменную (базальтовую);
  2. Шлаковату;
  3. Стекловату.

Они имеют похожую волокнистую структуру, но отличаются составом, областью применения, некоторыми техническими характеристиками. Какая же вата наиболее пригодна для утепления стен каркасных домов и безопасна для проживающих?

Каменная вата

Теплоизолятор изготавливают из нагретого свыше 1000° расплава вулканической руды. Химический состав сырья для каменной ваты представляет собой смесь неорганических оксидов кремния, алюминия, железа, кальция и натрия.

Волокнистая структура формируется при продувании сильным потоком воздуха. Для скрепления тончайших нитей используют связующие вещества на основе битума, фенолформальдегидной или карбамидной смол, бентонитовых глин. Их содержание – не более 2 %. Вату обрабатывают гидрофобизирующими веществами для придания водоотталкивающих свойств.

Технология предусматривает создание слоистой вертикальной или горизонтальной структуры, гофрированной или пространственной формы, получение изделий комбинированной плотности.

Основная характеристика качества волокна – модуль кислотности. Чем он выше, тем больше проявляются у ваты водостойкие свойства, увеличивается долговечность. По значению этого показателя материал делят на 3 категории – А (свыше 1,6), Б (1,4-1,6), В (1,2-1,4).

Каменную вату изготавливают в виде плит, матов, цилиндров или сегментов для изоляций поверхностей, имеющих криволинейную форму. Изделия покрывают алюминиевой фольгой, стеклохолстом, крафтбумагой.

Плиты для утепления каркасников, согласно ГОСТ 9573-2012, могут быть мягкими, полужесткими, жесткими, с повышенной жесткостью и твердые. Имеют маркировку ПМ, ПП, ПЖ, ПТ. Первый вид используют для ненагруженной теплоизоляции внутренних перегородок, второй – для наружных стен. Третий и четвертый можно штукатурить, последний – применять, как отделку и звукоизоляцию.

Плотность плит минеральной ваты для стен каркасного дома – от 40 до 300 кг/м³, длина – 500-2000 мм, ширина – 400-1000 мм, толщина – до 200 мм. Наиболее часто применяют мягкие ПМ или полужесткие ПП марок 35, 50, 60, 70.

Каменная вата

Стекловата

Утеплитель производят из боя стекла (до 80 %), соды, доломита, соды и буры. Смесь разогревают до 1400°, пропускают через центрифугу, продувая водяным паром. Образующиеся тонкие нити обрабатывают аэрозолями на основе фенолформальдегидных смол. После полимеризации волокно приобретает желтый цвет.

Теплоизолятор прессуют до уменьшения объема в 6 раз. Упругие свойства стекловолокна позволяют ему принять первоначальную форму при монтаже.

Стеклянная вата имеет низкую плотность – 15-50 кг/м³, химическую устойчивость, температуростойкость до 450 °С. Выпускают изделия в виде мягких, жестких и твердых плит со шпунтовым замком, рулонов.

Недостатком является ломкость волокон. Попадание частиц стекловолокна на кожу, слизистые и в глаза вызывает плохо заживающие раны. Все работы проводят в защитной одежде из плотного материала и респираторе. Вдыхание воздуха со стеклянной пылью опасно для жизни и здоровья.

Дополнительные слои из фольги, стекловойлока или холста препятствуют миграции волокон.

Стекловата

Шлаковата

Сырьем для волокнистого утеплителя служат отходы металлургической промышленности, доменных печей. При высокой температуре расплав формируют в тонкие – до 2-5 мкм диаметром – нити длиной до 60 мм. Ковер из волокна обогащают кремнеземом, обрабатывают распыленным связующим, затем нарезают на листы.

Недостатки утеплителя – ломкость и хрупкость. После механического воздействия он плохо восстанавливает форму. При производстве шлаковаты невозможно использовать гидрофобизирующие добавки, поэтому материал имеет высокое водопоглощение.

Шлаковую вату не рекомендуется использовать для утепления каркасных домов из-за выделения вредных веществ и повышенного содержания радионуклидов.

Ее назначение – изоляция промышленных объектов, трубопроводов, оборудования.

Правила безопасности

Минеральная вата при укладке выделяет пыль и летучие органические вещества – пары углеводородов и фенолформальдегидной смолы, входящих в рецептуру. Поэтому при работе соблюдают меры предосторожности:

  1. В помещениях обеспечивают приточно-вытяжную вентиляцию;
  2. Используют индивидуальные средства защиты кожи и органов дыхания;
  3. Отходы утилизируют согласно требованиям санэпидемстанции.

Утепление каркасных стен

Минеральная вата обладает необходимыми для утеплителя свойствами – низкой теплопроводностью, негорючестью, экологической чистотой. Но высокая гигроскопичность, вследствие большого количества открытых воздушных пор, предусматривает проведение ряда защитных мероприятий. Они помогут избежать увлажнения материала от атмосферных осадков и конденсации пара, проникающего из внутренних помещений.

Если надежно не изолировать утеплитель от влаги, уменьшаются его теплоизолирующие свойства. Постоянная сырость губительно сказывается на внутренней и внешней отделке, повреждает деревянные и металлические элементы каркаса, приводит к преждевременному разрушению всего сооружения.

Современные пароизоляционные пленки-мембраны позволяют стенам «дышать». За счет конусообразной формы микроканальцев они пропускают пар из утеплителя, но не дают проникать влаге в его толщу. Мембрану укладывают с внутренней и внешней стороны минераловатного слоя с нахлестом не менее 20 см и тщательной проклейкой швов.

Еще одно свойство, негативно отражающееся на теплоизоляции стен, – склонность к уплотнению и сползанию волокнистого материала. Это приводит к появлению зазоров в массиве утеплителя. Через пустые промежутки беспрепятственно происходит теплоотдача, образуются мостики холода. Этого можно избежать, если использовать более плотные плиты, а не рулонный материал, а вместо одного толстого слоя проложить два тонких, со смещением на половину ширины изолятора. Зазоры в местах стыка с каркасом заполняют герметиком, монтажной пеной.

Расстояния между несущими стойками должны соответствовать размеру утеплителя. Плотное заполнение враспор предохранит материал от сползания и образования щелей.

Важное условие полноценной долговечной работы теплоизоляции – вентиляционный зазор между облицовкой и слоем минеральной ваты. Его величина – не менее 25 мм. Конденсат, образующийся на поверхностях обшивки и пароизоляции, не накапливается и свободно выходит в атмосферу.

В заключение

Правильный монтаж утеплителя – главное условие сохранения тепла в доме, уменьшения энергозатрат на отопление и увеличения срока службы строения в целом.

Ссылка на основную публикацию