Современное производство строительных материалов

Теплоизоляционные изделия: виды, свойства и применение

Из всех сред, не считая безвоздушного пространства, самой малой теплопроводностью обладает воздух, особенно когда он заключен в порах материала, т. е. малоподвижен [0,023 Вт/(м-°С)]. Если поры крупные и тем более сообщающиеся между собой и внешней средой, то происходит конвекционное передвижение воздуха и теплопроводность материала увеличивается. Поэтому материалы для тепловой изоляции изготовляют высокопористыми и по возможности мелкопористыми, а следовательно, и легкими. При этом межпоровое пространство, занимаемое твердым веществом («каркас»), стремятся создавать из веществ, имеющих аморфное, а не кристаллическое строение, так как материалы стеклообразного строения менее теплопроводны, чем кристаллического. Обычно пористость теплоизоляционных материалов более 50 %, а некоторые наиболее эффективные теплоизоляционные материалы, например ячеистые пластмассы, как бы построены из воздуха (поры занимают 90...98 %, а стенки пор — всего лишь 2...10 % от общего объема). Теплоизоляционные материалы могут иметь ячеистое, зернистое, волокнистое и пластинчатое строение. Необходимую пористость создают различными технологическими приемами.

Пористость определяет основные свойства теплоизоляционных материалов: плотность, теплопроводность, прочность, газопроницаемость и др. Важное значение имеет равномерное распределение воздушных пор в материале и характер пор, а также химический состав и молекулярное строение каркаса и условия применения теплоизоляционного материала.

Теплопроводность является главной характеристикой теплозащитных свойств материала. На практике удобно судить о теплопроводности по плотности сухого материала.

При равной пористости более высокими теплоизоляцио иными свойствами обладают материалы, имеющие мелкие замкнутые поры вследствие уменьшения передачи теплоты конвекцией и излучением. Особенно это необходимо учитывать при выборе материалов для высокотемпературной изоляции. Это важно и потому, что теплопроводность возрастает с повышением средней температуры, при которой происходит передача теплоты от одной поверхности ограждения к другой. Изменение теплопроводности при изменении температуры у различных материалов происходит с разной скоростью. В расчетах тепловой изоляции всегда надо учитывать ее значение, соответствующее данной рабочей температуре.

Увлажнение и тем более замерзание воды в порах материала ведет к резкому увеличению теплопроводности, так как теплопроводность воды [0,58 Вт/(м-°С)] примерно в 25, а льда [2,32 Вт/(м-°С)] в 100 раз больше, чем воздуха. Поэтому теплоизоляционные материалы необходимо предохранять от увлажнения.

Теплопроводность материалов с волокнистым и слоистым строением зависит от направления потока теплоты. Например, для дерева теплопроводность вдоль волокон примерно в 2 раза выше, чем теплопроводность поперек волокон.

Теплоизоляционные материалы и изделия, используемые в конструкциях стен зданий и холодильников, в процессе эксплуатации могут подвергаться попеременному замораживанию и оттаиванию. В этом случае к ним предъявляют требования по морозостойкости такие же, как к стеновым материалам.