Экологичность минеральной ваты фактически затмевается лишь компонентами связующего, применяемыми при производстве. Однако, следует упомянуть, что информация о наличии и составе этих смол приводится довольно редко. В теории, используемые клеевые составы могут представлять определенный риск. Тем не менее, их влияние чувствуется только при воздействии тепла, причем в незначительных количествах. По информации производителей, связующие вещества в составе каменной ваты занимают не более 7% от общего веса готового изделия.
Что такое каменная вата и хороший ли это утеплитель? Характеристики и особенности применения
Каменная вата, по праву получившая название «куртка» для зданий, выполняет важную функцию. Она создает в помещениях комфортный микроклимат в жаркие дни и удерживает драгоценное тепло, когда на улице холодно. Именно поэтому, когда дело доходит до выбора качественной теплоизоляции, необходимо учитывать множество факторов, таких как цена и качество, удобство и безопасность. Стоит ли доверять мнению соседей или рекламным роликам? Обо всем этом мы расскажем на примере одного из лучших изоляционных материалов, способного удовлетворить потребности даже самых притязательных заказчиков.
Современная минеральная вата, в частности, считается одним из самых экологически чистых и надежных изоляционных материалов на рынке. Секрет ее эффективности заключается в воздухе, заключенном между плотно переплетенными волокнами, которые производятся из натурального камня. Как же это возможно?
В этой статье мы полностью раскроем вам все секреты каменной ваты. Вы узнаете, что это за материал, как его правильно использовать, а также на что обратить внимание при его выборе. Дискуссии о его преимуществах и экологичности по-прежнему актуальны, и это касается в первую очередь сырья, из которого он изготовлен.
Производственный процесс каменной ваты вдохновлен природой. Академики, изучая извержение вулканов на Гавайях, заметили, как формируются тонкие нити, которые образуют структуры, подобные хлопку. Эти нити получили оригинальное название «волосы Пеле», что стало стимулом для экспериментальных попыток воспроизвести данный процесс на современных заводах.
Сегодня в производственных цехах применяются специальные печи, в которых температура достигает 1500 °C, что приводит к плавлению горных пород. После этого эти породы вытягиваются в волокна, которые затем объединяются благодаря связующим веществам, создавая таким образом нужную консистенцию и форму материала. Чаще всего связующие вещества, используемые в производстве, являются синтетическими.
После этого спрессованные волокна помещаются в полимеризационные камеры, где производится отверждение при температуре 200 °C для формирования конечного продукта. После завершения отверждения материал режется на рулоны, листы и коврики, которые затем упаковываются в специальную термоусадочную пленку:
Указанные методы обуславливают уникальную хаотичную структуру волокон каменной ваты. Технология укладки, называемая маятниковой, использует несколько слоев с различной ориентацией волокон, что в итоге придает материалу особые свойства. Затем специальная тафтинговая машина объединяет эти волокна, создавая своего рода «коврик» с заданной плотностью.
В результате выхода на рынок каменной ваты, она зарекомендовала себя как востребованный утеплитель, даже в экономически сложные времена. Продажи этого продукта увеличиваются ежегодно на 7-9%. Тем не менее, конкуренция среди производителей достаточно острая, что побуждает ряд компаний к консолидации с целью удержания своих позиций на рынке. Яркими примерами успешной конкуренции являются такие бренды, как «Изорок», «Технониколь», и «Rockwool», на долю которых в сумме приходится около 40% рынка теплоизоляции в России. На данный момент в стране функционирует примерно пятьдесят заводов по производству каменной ваты.
Уникальные свойства базальтовых утеплителей
Давайте подробнее рассмотрим основные характеристики каменной ваты, которые делают ее уникальным изоляционным продуктом.
Пожаробезопасность и надежность
Как уже упоминалось, каменная вата изготавливается из габбро-базальтовой группы, материал которой является полностью огнеупорным. Температура плавления этих волокон не превышает 1000 °C. Это особенность делает затруднительным обнаружение камня даже в условиях сильного жара, поскольку подобные температуры могут возникать только в жерле вулкана. Благодаря этой характеристике каменная вата прекрасно подходит для теплоизоляции участков с высокой пожарной опасностью.
Кроме того, данный материал не просто препятствует распространению огня, но и замедляет его движение, что способствует защите внутренних конструкций здания. Это необходимо не только для предотвращения горения, но также для защиты от деформации, разрушения, и падения структур, что может быть критично для людей, пытающихся эвакуироваться.
Эта особенность каменной ваты может обеспечить дополнительные минуты, которые так необходимы для спасения жизни. Если вы когда-либо слышали об инцидентах, когда здания, казавшиеся устойчивыми, внезапно вспыхивали и разрушались, то это часто происходит именно из-за недостатка защитных элементов в стенах и перекрытиях.
Фактически, все виды каменной ваты можно считать огнеупорными:
Кроме того, стоит отметить, что каменная вата на протяжении всего процесса эксплуатации не выделяет токсичных веществ, даже при нагревании до высоких температур. Это также имеет большое значение, так как во многих случаях именно токсичный воздух, возникающий при горении, представляет наибольшую угрозу для здоровья, распространяясь гораздо быстрее, чем сами огонь и жара. Чем больше материалов в доме подвержено горению, тем хуже становится качество воздуха.
Базальтовая вата настолько безопасна, что ее с успехом применяют для создания систем подогрева полов:
Паропроницаемость и «дышащие» стены
На сегодняшний день многие домовладельцы активно интересуются вопросами экологии и безопасности своих жилищ. Им важно, комфортен ли микроклимат и будет ли он защищен от плесени и других негативных факторов.
В этом контексте возникают две основные тенденции. Первая заключается в том, что дом должен представлять собой термос, в котором воздуховодчики обеспечивают приток свежего воздуха. Вторая тенденция предполагает, что конструкции жилых домов должны быть «дышащими». Это означает, что они должны «дышать» не через утечки, а благодаря паропроницаемости стен, что особенно актуально для деревянных зданий.
Материалы компании ROCKWOOL также обладают высокой паропроницаемостью. Водяные пары в виде молекул проникают в минеральную изоляцию, не конденсируясь внутри волокон. Это предотвращает ее полное намокание, что делает данный тип изоляции идеальным выбором для условий с высокой влажностью, например, для ванных комнат, где стены должны дышать, оставаться сухими и теплыми.
Не стоит забывать о том, что микроклимат в доме напрямую зависит от того, могут ли стены «дышать». В нашей стране естественный приток воздуха достигается через небольшие щели в оконных и дверных рамках, но в других государствах для этого часто устанавливают специальные приточные устройства.
Что такое каменная вата?
Каменная вата производится из вулканической породы. В своем исходном состоянии это твердый материал, который для превращения в «вату» плавится и распадается на волокна. В зависимости от технологического процесса, используемого разными производителями, для этого этапа могут применяться различные методы, такие как центробежные машины, воздуходувные устройства и вальцевание. В результате обработки базальт становится рыхлым, и чтобы он не разрушался и сохранил свою форму, волокна связываются специальными клеевыми составами.
Одним из самых распространенных связующих является фенолформальдегидная смола, которая обеспечивает надежное соединение волокон и формирует необходимую степень плотности. Затем в процессе производства каменная вата обрабатывается специальными маслами для повышения ее водоотталкивающих свойств. Завершающими этапами являются резка и упаковка полученной изоляции.
На фотографии: фасадная изоляция из каменной ваты.
Разновидности каменной ваты
Каменная вата представлена в разнообразных типах, которые различаются в зависимости от плотности и предназначения для определенных применений.
- Мягкая вата, также известная как рулонный утеплитель. Ее плотность варьируется от 10 до 50 кг/м³, а коэффициент теплопроводности составляет 0,033 Вт/м·°C. Данный вид материала часто используют для теплоизоляции трубопроводов, аккумуляторов, перегородок и конструкций каркасного типа.
- Полужесткая плита имеет плотность в диапазоне от 60 до 80 кг/м³ с коэффициентом теплопроводности 0,039 Вт/м·°C. Ее часто применяют для фасадного утепления, укладки на крыши, потолок и в сэндвич-панелях.
- Жесткая плита с плотностью от 90 до 175 кг/м³ и коэффициентом теплопроводности 0,046 Вт/м·°C. Используется для утепления поверхностей, которые подвергаются значительной механической нагрузке, например, для полов, крыши, фундамента и подземных трубопроводов.
При выборе утеплителя плотность часто указывается в виде обозначения: мягкая каменная вата представляется как PM, жесткая – как PL, а полутвердая – как PP. Цифры, стоящие рядом с этими буквами и разделенные дефисом, указывают на плотность материала. Среди наиболее распространенных на рынке можно встретить PM-40, PM-50, PP-70, PP-80, PP-100 и PP-120.
Что касается геометрических размеров, то единой классификации в этой области не существует, так как разные производители могут предлагать различные продукты. Тем не менее, товщина минеральной ваты чаще всего остается стандартной и может составлять 50, 100, 150 или 200 мм.
На изображении: различные виды каменной ваты в рулонах и плитах.
Существует также дополнительная классификация по типу упаковки.
- Рулонная каменная вата может быть обычной или с фольгой с одной стороны для повышения ее теплоотражающих свойств. Длина рулонов может варьироваться от 3 до 50 метров, а ширина составляет от 0,6 до 1,5 метра.
- Плиты представляют собой классический вариант, используемый для утепления фасадов. Такие плиты имеют ширину от 60 до 120 см и длину от 120 до 150 см.
- Фасонная вата имеет круглую оболочку и применяется для изоляции трубопроводов.
Свойства и характеристики каменной ваты
Каменная вата часто сравнивается с другими аналогичными теплоизолирующими материалами, такими как стекловата, шлаковата и минеральная вата. Ниже приведены некоторые сравнительные характеристики, которые помогут вам сделать осознанный выбор.
Эксперты указывают на как достоинства, так и недостатки в отношении минеральной ваты, которое стоит учесть до её приобретения. Рассмотрим положительные аспекты каменной ваты:
- Легкость материала делает его удобным в транспорте и во время укладки, что значительно упрощает процесс утепления.
- Это проверенное временем средство для теплоизоляции.
- Имеет высокие изоляционные показатели.
- Каменная вата устойчива к перепадам температур. Независимо от погодных условий, данный материал не расширяется и не сжимается, сохраняя свою форму и свойства.
- Основные характеристики остаются одними и теми же, вне зависимости от производителя. Таким образом, утеплители от Rockwool и Изобокс, например, имеют схожие параметры и качественный состав, но могут различаться по цене и дополнительным используемым материалам в производственном процессе.
- Материал обладает огнеупорными свойствами.
- Паропроницаемость может колебаться в пределах от 0,3 до 0,55 мг/м·чПа. Чем выше этот показатель, тем лучше выраженное свойство паропроницаемости.
- Укладывать каменную вату очень просто, даже для тех, кто не имеет практического опыта.
Теперь перейдем к недостаткам каменной ваты:
- Несмотря на некоторые заблуждения, этот материал не отпугивает грызунов, и мыши с крысками могут спокойно обживать его.
- Экологичность каменной ваты вызывает сомнения, так как во время её производства применяются смолы, состав и безопасность которых не всегда объясняются производителями, оставляя потребителей в неведении.
- При укладке каменной ваты образуется пыль, которая может быть опасна для здоровья, поэтому рекомендуется использовать респиратор.
На фото: каменная вата от Технониколя и Rockwool.
Виды каменной ваты
Изначально каменная вата изготавливалась только из вулканического шлака, затем к производству добавились другие породы. В наши дни существуют утеплители, произведенные из известняка, кварцевого песка, доломита, диабаза, а также базальта. Каждый из этих материалов обладает уникальными свойствами, которые определяют их функциональность. Давайте перечислим характеристики разных типов утеплителей.
- Шлаковая вата. В современных образцах, вместо вулканического материала, используется металлургический шлак, произведенный в доменных печах. В его состав входят сернистые окислы металлов, а также кремнезем, глинозем и известь. Подобные утеплители имеют недостатки, такие как высокая склонность к загрязнению и влагопоглощению, из-за чего шлаковая вата не рекомендует для изоляции водопроводных труб или стен зданий.
Тем не менее, шлаковая вата подходит для использования в сухих временных строениях и хозяйственных сооружениях, так как она устойчива к морозам до -50 °C. Во время пожара подобные утеплители плавятся уже при температуре 300 °C.
- Каменная базальтовая вата. Базальт – это плотная и тяжелая вулканическая порода, из которой получается и сам утеплитель. Этот утеплитель, будучи достаточно увесистым, может подвергаться слеживанию под собственным весом. Тем не менее, при правильной установке на стенах и крыше базальтовое волокно сохраняет свои свойства. Структура материала схожа с шлаковой ватой, что может привести к прилипанию волокон к одежде и коже, что делает монтаж трудоемким процессом.
- Вата на основе песка, известная как стекловата, изготавливается из кварцевого песка, содержащего оксиды кремния. В процессе производства добавляются сода, бура и известняк, что в итоге приводит к получению стеклянного волокна. Несмотря на то, что этот материал изготовлен из природных компонентов, он искусственный, и его огнестойкость ниже по сравнению с изоляцией из цельного камня. При температуре 250 °C стекловата начинает менять свои свойства, в то время как базальтовый утеплитель выдерживает температуру до 1000 °C.
Стекловата также менее устойчива к воздействию влаги, что делает ее аналогичной шлаковой вате. Однако базальт практически не поглощает воду, тогда как стекловата может накапливать влагу.
- Минеральную вату из диабаза и доломита характеризует высокая устойчивость к влаге, в отличие от других типов каменной ваты. Данный утеплитель не крошится и не впитывает воду, но при этом хорошо пропускает водяные пары. Температура плавления минералов составляет около 600 °C, а морозостойкость данного материала достигает -45 °C.
Свойства и характеристики каменной ваты
Изоляционные материалы, производимые на основе каменной ваты, выделяются своей экологичностью и долговечностью. Они обладают высокой термостойкостью, которая позволяет базальтовым волокнам, например, противостоять воздействию огня на протяжении 3 часов.
Тем не менее стоит отметить, что асфальтовые вяжущие вещества, применяемые в производстве, начинают испаряться уже при 200 °C, что приводить к потере их целостности. В процессе дальнейшей эксплуатации изоляция может утрачивать около 10% своих звукоизоляционных и теплоизоляционных свойств, а также подлежит усадке.
Средняя паропроницаемость минеральной ваты составляет 0,25 мг/м²·ч·Па. Данный показатель измеряется в миллиграммах водяного пара, проходящего через один квадратный метр изоляции за час.
Свойства «дышания» каменной ваты предотвращают образование конденсата, поддерживая здоровый микроклимат внутри помещений. Поэтому каменная вата становится желанным материалом в обустройстве жилища, подобно древесине и натуральному камню в их исходной форме.
Хотя каменная вата может поглощать влагу, ее максимальный уровень ограничен 3% от площади изолируемого объекта. Минеральные и стеклянные волокна, как правило, не впитывают влагу, в то время как базальт — всего около 1,5%.
Этот материал, аналогично гипсу, не только поглощает влагу, но также способен выделять ее обратно в воздух. Такой процесс происходит, когда окружающая среда начинает высыхать.
Применение каменной ваты
Использование этого изоляционного материала варьируется в зависимости от его типа и характеристик. Жесткие и плотные плиты, например, вполне подойдут для использования в текучих растворах. Полы нуждаются в особом подходе, так как выравнивающий слой не связан с плитой, а отделен от нее гидроизоляционной мембраной. В плитах перекрытий обязательно нужен внутренний слой утепления.
Плиты из жесткой каменной ваты особенно актуальны для мокрых фасадных систем, что подразумевает отделку зданий с помощью мокрых смесей вместо традиционных сплошных панелей. Грубо говоря, лепнина может расцениваться как мокрый фасад. Плотность и качества жестких блоков минеральной ваты позволяют наносить штукатурные смеси непосредственно на их поверхности.
Каменная вата Rockwool относится к самым плотным утеплителям. Ее прочность на сжатие составляет не менее 10 килопаскалей, что позволяет укладывать на утеплительные плиты жидкий фасад с армирующим слоем.
Толщина каменной ваты также предопределяет ее функциональное назначение. Более толстый материал способен помогать в преодолении деформационных изменений, возникающих вследствие несовершенных элементов конструкции здания. В данном случае целесообразно не просто применять толстоновку, а вдобавок прокладывать его по горизонтали, что позволит сэкономить расход материала.
При выборе теплоизоляционного материала стоит учитывать не только его основные характеристики, но и форму, в которой он представлен. Например, для каркасных наружных стен важна упругость, в то время как для стяжки полов необходима жесткость.
Важно отметить, что при правильном использовании и выборе каменная вата может сохранять свои качества не менее 50 лет. В отдельных случаях срок службы может доходить до 100 лет, что подтверждают факты о первых домах, утепленных минеральной ватой еще в III веке.
Технические характеристики каменной ваты
Технические свойства этого изоляционного материала позволяют использовать его как для тепло- и звукоизоляции, так и для противопожарной защиты. Давайте рассмотрим ключевые свойства минеральной ваты:
- Теплопроводность минеральной ваты. Каменная вата обладает воздушной структурой, что создаёт большое количество воздушных пустот. Это делает материал отличным изолятором. Теплопроводность каменной ваты низкая и составляет от 0,032 до 0,048 Вт/(м·К), что сопоставимо по эффективности с пробкой, поролоном и экструдированным пенополистиролом.
Достоинства каменной ваты
Каменная вата считается одним из самых популярных утепляющих материалов среди изоляционных решений на основе минерального волокна. Основные ее преимущества включают в себя:
- Отличная теплоизоляция, благодаря которой Rockwool может быть эффективно использован даже в суровых зимних условиях. Он идеально подходит для теплоизоляции стен, фасадов, полов, потолков, труб и других конструктивных элементов как в бытовом, так и в промышленном секторе.
Недостатки каменной ваты
Среди недостатков этой изоляции можно выделить несколько моментов, которые могут стать проблемами, особенно если вы решите приобрести некачественную продукцию у недобросовестных производителей. В таких случаях материал может намокнуть, потерять свои гидрофобные свойства, стать хрупким и даже начать выделять токсичные вещества в воздух.
В целом к недостаткам минеральной ваты можно отнести:
- Относительно высокая цена на продукцию известных брендов, которые гарантируют, что их изоляция изготовлена исключительно из чистой базальтовой породы, является экологически чистой и обладает высокой долговечностью.
Разновидности каменной ваты
Каменная вата на основе базальта представлена различными модификациями. Ламинированные материалы (ширина обычно составляет 1,2 м, длина — от 7 до 12 м) у большинства производителей имеют низкую плотность, всего 35 кг/м³. Такой материал можно использовать исключительно для горизонтальной установки в ненагруженных зонах. Однако такие решения встречаются достаточно редко на рынке.
Благодаря большой площади рулона монтаж каменной ваты с минимальным числом швов позволяет свести к минимуму тепловые мостики.
Наиболее популярным вариантом на данный момент являются утеплители, представленные в виде плит (размеры обычно варьируются от 0,6 до 1 м в ширину и от 1,2 до 1,5 м в длину с толщиной от 30 до 200 мм). Для применения данных материалов важно учитывать их плотность, а в зависимости от этого они делятся на несколько классов.
P-75 (плотность 75 кг/м³) — используется для изоляции конструкций с минимальной нагрузкой, таких как внутренние перегородки и потолки.
P-125 (плотность 125 кг/м³) — подходит для изоляции полов, промежуточных перекрытий и фасадов.
ПЖ-175 (плотность 175 кг/м³) — используется для теплоизоляции железобетонных и металлических стен и полов.
ÏÆ-200 (плотность 200 кг/м³) — это изоляция наивысшей плотности, применяемая для утепления крыш и полов, находящихся под наливными растворами.
Для улучшения эксплуатационных характеристик базальтовых панелей компании проводят их модификацию различными способами: армируют сетками, покрывают гипсом (в рамках системы «мокрый фасад»), добавляют дополнительные компоненты для увеличения влагостойкости, а также используют алюминиевую фольгу и многие другие методы.
Производители указывают область применения своей продукции на упаковках, например: «Фасад», «Акустика» или предоставляют подробные описания характеристик.
В заключение следует упомянуть еще один вид теплоизоляции на основе каменной ваты. Это специальные цилиндрические оболочки, которые используются для защиты водопроводных и канализационных труб от замерзания. Такие изделия выпускаются в различных размерах, соответствующих различным типам труб. Снаружи оболочка покрыта алюминиевой фольгой, которая предназначена для минимизации теплопотерь.
Как определить необходимую толщину утеплителя?
Чтобы определить необходимую толщину теплоизоляционного слоя, представим себе стену как «сэндвич», состоящий из несущей части (внутренняя часть), теплоизоляционного материала и покрывающего его внешнего слоя. Формула для расчета теплового сопротивления трехслойной системы выглядит следующим образом:
R total = Rinsulate + Rinsulate + Rinsese.
Где Rобщ = 3,2 м²·°C/Вт (согласно поправке 3 СНиП II-3-79 Bau-Thermotechnik).
Тепловое сопротивление отдельных слоев можно рассчитать по следующей формуле:
где λ — коэффициент теплопроводности, Вт/(м·°C).
d — толщина материала слоя, м.
Зная материал стены (кирпич, газобетонные блоки, дерево и т.д.) и его толщину, а также материал и толщину внешнего слоя, мы можем рассчитать тепловое сопротивление внутреннего (RInIn) и внешнего (RInEx) слоев, определив λ-значение обоих материалов.
Далее нам потребуется выбрать теплоизоляцию и её коэффициент теплопроводности λ. Подставив полученные ранее результаты и λ теплоизоляции в формулу для расчета общего R, мы можем легко определить нужную толщину выбранного слоя теплоизоляции.
Rтепла = Rобщ — Rнаружу — Rвнутрь
где dтеплоизоляция = (3,2 — Rinside — Rinside)/ lтеплоизоляция.
Важно учитывать не только термическое сопротивление самой стены, но и возможные теплопотери через окна, двери и потолки. Поэтому детальные расчеты могут быть гораздо сложнее. Представленная формула является полезной для предварительных расчетов, позволяющих определить ориентировочные объемы необходимых материалов для закупки.
Как лучше утеплить фасады – изнутри или снаружи?
Существует три основных подхода к расположению изоляции в отношении стен. Первое — установка изоляции изнутри. У данного метода есть несколько достоинств, включая простоту монтажа (удобнее работать с утеплителем в помещении, чем на открытом воздухе) и отсутствие необходимости в защите изоляции от внешних факторов. Однако недостатков гораздо больше. Во-первых, это значительная потеря полезного пространства в помещении. Чем толще слой изоляции, тем меньше будет свободного пространства.
Еще один минус заключается в риске намокания стен. Поскольку роквул является паропроницаемым материалом, водяной пар беспрепятственно проходит через него, собираясь на «границе холодной стены». Если брать во внимание такой способ установки, следует предусмотреть утепление с пароизоляцией изнутри и обеспечить эффективную вентиляцию.
При установке теплоизоляции снаружи, так называемая точка росы (зона конденсации) смещается внутрь толщу минеральной ваты, в результате чего предельное количество влажности испаряется из утеплителя, а стена больше не намокает.
Кроме того, установка наружной изоляции защищает стены от циклического замораживания и оттаивания, что очень положительно отражается на состоянии «внутренней погоды». К тому же, если минеральная вата размещена снаружи, это предотвращает потерю полезного пространства.
Недостатком такого подхода является необходимость защиты изоляции от влаги и механических повреждений. Это достигается путем покрытия штукатуркой (называемая «мокрый фасад») или облицовочными панелями (вентилируемый фасад).
Третий же метод совмещает оба подхода, когда утеплитель укладывается с наружной стороны стены и сверху защищается облицовочным кирпичом. Таким образом, каменная вата оказывается надежно защищенной снаружи без потери полезной площади. Однако данный способ наиболее подходит только для новостроек. Утепление уже существующих построек может быть затруднено, так как увеличение толщины утеплителя может потребовать переделки фундамента.
