Основна задача на топлоизолацията е да предпази конструктивните елементи от

минусови температури и да намали амплитудата между топлинните параметри на

естествените външен и вътрешен микроклимат.

Към топлоизолационните материали се предявяват изисквания за механична

якост, деформативност, биологична и химическа устойчивост. Те също така трябва да

бъдат негорими или най-много трудногорими. При използването на топлоизолационни

материали за конструирането на ограждащи елементи трябва да се отделя внимание на

съвместимостта им с другите конструктивни материали, за да не се получат вредни

вличния от взаимодействието на веществата на отделните слоеве.

Класификация на топлоизолационните материали

Топлоизолационните материали могат да се класифицират на отделни видове

според различни критерии. Така например според големината на коефициента на

топлопроводност λ топлоизолационните материали се делят на:а

ефективни – при тях λ≤0,18 W/mºК;

неефективни – λ>0,18 W/mºК.

От своя страна ефективните топлоизолационни материали се подразделят на:

слаботоплопроводни - λ≤0,06 W/mºК;

среднотоплопроводни – λ=0,06 ÷ 0,12W/mºК;

силнотоплопроводни - λ=0,12 ÷ 0,18W/mºК.

По обемна плътност топлоизолационните материали се подразделят на:

леки – ρо=15 ÷ 100 kg/m3

среднотежки - ρо=100 ÷ 350 kg/m3

тежки - ρо=350 ÷ 600 kg/m3.

В зависимост от деформациите им при действие на натоварване, пораждащо

напрежение в тях от 0,002 МРа топлоизолационните материали се подразделят на:

твърди – с деформация ≤6 %;

полутвърди – с деформация 6 ÷ 30 %;

меки – с деформация > 30%.

Според вида на веществото, от което са изпълнени, топлоизолационните материали се

подразделят на две групи:

неорганични;

органични;

комбинирани топлоизолационни материали – съдържат органични и

неорганични компоненти (битумоперлит, перлофон, хераклит и т.н.).

Неорганични топлоизолационни материали

1. Изделия от минерална и стъклена вата

Тази група обхваща следните материали:

- Каменна (мергелна) вата – изработва се от скали с вулканичен произход;

- Стъклена вата или стъклопласт – изработва се от рециклирано стъкло;

Материалите, изработени от минерална вата, благодарение на влакнестата й

структура, притежават изключително добри топло- и шумоизолационни свойства. Чрез

този тип изолация се постига висока енергийна ефективност, тъй като значително се

намаляват разходите, както за отопление през зимата, така и за охлаждане през лятото.

Другото съществено качество на минералната вата е, че силно абсорбира шума.

Този материал е предпочитан при изграждане на топло- и звукоизолации на вътрешни

помещения, на леки преградни стени, скатни покриви и т.н. Друго предимство на

минерална вата е, че не е необходимо допълнително да се обработва с химически

материали, за да е пожароустойчива.

Каменна вата

Плочите от каменна вата се използват за изграждане на влаго, водо, топло и

звукоизолация, като се предлагат в различни разновидности. Твърдите изолационни

плочи се използват за настилане на плоски покриви и осигуряват много добра влаго и

водоустойчивост. Други приложения на плочите от каменна вата са за изграждане на

фасадни и вътрешни топло и звукоизолации, като коефициент на топлопроводимост  λ

и в двата случая е между 0,039-0,041W/mK.

Рулата от каменна вата осигуряват също изключителна топло- и звукоизолация, и

висока пожарозащита. Подходящи са като изолация за скатни покриви, преградни

стени или окачени тавани. Коефициента на топлопроводност е  λ =0,039W/mK. От

каменна вата се произвеждат и различни профили за топлоизолация на тръби. Формата

им обикновено е кух цилиндър с разрез от едната страна, но може и да са два отделни

полуцилиндъра в зависимост от приложението,  λ =0,033W/mK.

Стъклена вата

Стъклена вата се произвежда от разтопени при около 1500°С кварцови скали,

които се изтеглят в нишки. От тях, чрез внимателна подредба, се получава триизмерна

мрежеста структура. Изолационните материали, изградени от този вид материал имат

средна или висока плътност и стойност на коефициента на топлопроводност  λ =0,044

W/mK. Чрез този продукт се постига отлична топлинна изолация, дълготрайно се

намаляват топлинните загуби и се реализира висока енергийна ефективност. 

При изолация на вътрешни стени в помещения се използват панели от стъклена

вата със средна или висока плътност. Изолационните панели с висока плътност са

подходящи за топло и звукова изолация в помещения с ограничено пространство, тъй

като са с дебелина между 200-300мм. 

За изолация в големи търговски помещения, складове и т.н., се използват ролки

от стъклопластов материал (тип “одеяла”). Те позволяват покриване на големи

повърхности и осигуряват както топлинна, така и звукова изолация. Изработват се от

неорганичен стъклопласт, свързан с термореактивна смола. Коефициентът им на

топлопроводност е между  λ =0,037 - 0,049 W/mK, като варира в зависимост от

фирмата-производител. 

Нишките на минералната вата са негорими. Издържат на повече от 1000°C, без

да се разтопят. При нагряване на продуктите над 250°C свързващото вещество се

разлага.

2. Изделия от пено и газостъкло

При нагряване на изходните продукти - натрошено стъкло и пенообразуващ

агент - до температура 510°С, стъклото се превръща в течност, от която, след

охлаждане под действието на пенообразуващия агент, се оформя продукт с множество

еднакви по размер затворени пори. Това осигурява абсолютна водонепропускливост и

изключва възможността за поява на конденз по вътрешната повърхност на изолацията.

Гарантирана е и устойчивостта на действието на водни пари. Доказано е, че дори при

95% относителна влажност на въздуха, клетъчното стъкло запазва изолационните и

механичните си качества. 

Клетъчното стъкло e, който се прилага при изолиране на покриви с различна

конфигурация, стени - като вътрешна и външна изолация, и подове - битови и

индустриални. Неговата якост на натиск е около 600кРа и той успешно поема и предава

натоварването от хора, сняг или оборудване към носещата конструкция на сградата, без

да претърпява никакви деформации или местни смачквания. Пеностъклото има малка

обемна плътност.

Пеностъклото е предпочитан изолант за дървени фасадни панели и метални

конструкции, при които влиянието на огъня е критично за носимоспособността. 

За разлика от много изкуствени изолиращи материали, клетъчното стъкло е

абсолютно негорим и незапалим материал, тъй като съставът му е 100% неорганично

стъкло. 

Клетъчното стъкло се предлага под формата на плоскости с различни размери и

дебелини, което позволява използването му за топлозащитата на стени, изградени от

различни материали. Дебелината на слоя пеностъкло за всеки конкретен проект се

определя в съответствие с изискванията за топлотехническо оразмеряване на сгради и

необходимото съпротивление на топлопреминаване. Коефициентът на

топлопроводност за клетъчното стъкло е  λ =0,044 W/m.°C. Температурният интервал

на работа на клетъчното стъкло е изключително голям. То не променя свойствата си

при температури от -100°С до +400°С.

Пеностъклото е натурален и екологичен продукт, който често се прилага и при

топлотехническото обновяване и модернизиране на сгради и е особено подходящ за

изолиране на масивни инженерни съоръжения. С използването му се осигурява

дълготрайност на топлоизолационното покритие, независимо от вида на повърхността,

върху, която е положено. 

Единственият недостатък на клетъчното стъкло е неговата относително висока

цена, в сравнение с традиционните топлоизолационни материали. 

3. Изделия от клетъчни бетони

Клетъчният бетон представлява изкуствен камък с равномерно разпределени в

обема пори. Такава структура определя добри физико-механични свойства на

материала и го прави доста ефективен като строителен материал. Най-

разпространените в строителната практика разновидности на клетъчния бетон са

пенобетона и газобетона. 

Пенобетон

Пенобетонът представлява лек клетъчен бетон, получен в резултат на

втвърдяване на разтвор от цимент, пясък и вода, а също така и пяна, получена от

различни пенообразуващи вещества. Пенобетонът, произведен при спазване на

технологичните изисквания, представлява еднородна маса с равномерно разпределени,

малки, сферични, затворени пори, без наличие на различни видими слоеве, едри

частици, струпване на цимент и външни включения. Сферичната форма на порите

помага за по-доброто разпределение на усилията при натоварване и обуславя еднакви

свойства в трите перпендикулярни равнини. Броят и големината на порите е различен

при различните по предназначение пенобетони, като съответно те са подбрани така, че

да се осигури добра топлопроводност или повишена якост, в зависимост от

приложението.

Основна характеристика на пенобетона, както и на останалите видове бетон, е

водоциментното отношение - W/С, което, в случай че са използвани по-големи

количества фини, диспергирани добавки се дефинира като отношение вода/твърдо

вещество (W/S). При увеличаване на това отношение, намалява якостта на пенобетона.

Другите основни параметри, влияещи върху якостта на пенобетона са неговата

плътност, вида и количеството на компонентите, топлинната обработка и влажността.

Якостта зависи и от големината на порите и равномерността на разпределението им в

обема на дадения елемент. 

Газобетон

Газобетонът е клетъчен бетон, получен при смесване на от кварцов пясък,

цимент, вар и вода в автоклави След смесването на компонентите, при определени

условия те се суспензират и впоследствие втвърдяват. Газът, който се образува

вследствие на процеса „набъбване”, увеличава 5 пъти обема на суровинната смес.

Газобетонът е негорим материал и благодарение на тази своя характеристика

осигурява добра огнезащита на помещенията. Освен това, благодарение на порестата си

структура, материалът осигурява отлична топлозащита, а поради добрата

паропропускливост, се нарежда сред материалите, които позволяват най-добре на

стените да “дишат”, като по този начин влажността в помещенията се поддържа по

естествен път.

От газобетон могат да се изготвят и различни готови армирани елементи като

плочи, покрития, щурцове, сводове, които се явяват конструктивни допълнения към

блоковете и позволяват комплексни решения с газобетон.

Благодарение на наличието на въздух в порите на газобетона той притежава

много добри топло- и звукоизолационни качества. Съвременните технологии на

производство на газобетонни изделия позволяват постигане на коефициент на

топлопроводност λ под 0.10 W/mK, който позволява с еднослойна зидария от 30 cm да

се задоволят действащите изисквания за топлосъхранение и енергийна ефективност.

Органични топлоизолационни материали

1. Изделия от пенополистирол

Различната технология на изработка обуславя двете основни разновидности на

пенополистирола – експандиран и екструдиран. На нея се дължат и различията в

строителните им качества.

Експандираният пенополистирол (EPS) се произвежда от зърна полистирол,

които, смесени със съответните експандиращи вещества, образуват пяна с много добра

обработваемост, от която се изготвят топлоизолационните плочи. При експандирането

се получава дребнозърнеста микропореста решетка от малки видими сфери

пенополистирол, с различна плътност и добра свързаност. ЕPS е микропорест

изкуствен органичен материал, над 95% от обема на който е въздух, затворен в сфери

от решетката на полимера (около 5.109/m3). Експандираният пенополистирол,

наричан за по-кратко стиропор, предлага много добри топлоизолационни качества при

добра здравина, минимална деформативност, ограничена паропропускливост,

огнеустойчивост (клас В1). Недостатъците на EPS спрямо минералните вати са

резултат от неговата полимерна същност – макар че е самогасим, стиропорът все пак е

запалим, неустойчив е на слънчева радиация, а освен това не предлага същите

звукоизолационни качества.

Обемната плътност на ЕPS е от 15 до 35kg/m3, коефицент на топлопроводност λ

варира от 0,038 до 0,041W/m.°C, якостта на натиск при деформация 10% е в границите

от 0,08 до 0,18МРа, а числото на съпротивление на водните пари е от 12 до 15.

Предлаганите продукти на база стиропор са оформени като плочи с различни

размери – до 120cm на ширина и до 250cm на дължина, при дебелини от 2cm до 20cm.

Възможно е каширането с водонепропускливи и адхезивни материали. Някои фирми

предлагат и гъвкави профили за оформяне на ръбове и ъгли. Най-разпространената

употреба на EPS е като лепена външна фасадна топлоизолация, но често се използва и

при вентилируеми окачени фасади, като среден слой в двойни стени, за прави,

обърнати и скатни покриви, под сутеренни плочи. Изпълнението на фасадна изолация

става, като платната от EPS се лепят върху стената, полага се стъклофибърна или друга

мрежа, върху която се оформя мазилката.

 

Екструдираният пенополистирол (XPS) е материал с еднородна структура от

малки затворени клетки. XPS се получава от пяна на същия полимер, но при различна

технология на оформяне на микропорите, която ги прави по-малки и, най-важното, със

затворена структура. Така се постига абсолютна водо- и паронепропускливост, както и

по-висока якост при същата плътност. Материалът се квалифицира като В1 по клас на

горимост и е самогасим.

Механичната якост на екструдирания пенополистирол надвишава якостта на

много от широко използваните топлоизолационни материали, затова той много често се

използва при изграждането на топли подове и използваеми покриви. При плътност

около 30 kg/m3 материалът издържа на равномерно разпределен товар от над 20

t/m2 при 5% линейни деформации на свиване.

Екструдирания пенополистирол има обемна плътност от 30 до 35kg/m3,

коефицент на топлопроводност λ от 0,026 до 0,030W/m.°C, якост на натиск (при

деформация 10%) от 0,30 до 0,35МРа, водопопиваемост от 0,15 до 0,20% и число на

съпротивление на водните пари от 120 до 200.

Високата му якост го прави най-подходящ за изолиране на фундаменти и

фундаментни плочи, под тежконатоварени сутеренни плочи, под жп линии, за тежки

или използваеми обърнати покриви, за покривни гредоскари на скатни покриви.

Водонепропускливостта на XPS е основно предимство при изпълнение на

топлоизолации под кота нула – на фундаменти и сутеренни стени, мокри помещения и

индустриални подове. 

Въпреки че са сходни по произход, двете разновидности на пенополистирола,

използвани в строителството, намират различни приложения за ефективно

топлоизолиране на отделните части на сградата.

Графитени топлоизолационн плочи Neopor

Чрез вграждането на графитени молекули в структурата на полимера се

подобряват значително топлоизолационните и шумоизолационните свойства на

обикновения пенополистирол, като се постига и качествено ново свойство –

радиационната устойчивост. Това става при запазена минимална дебелина на платната

– 2,5cm до 10cm и плътност едва 25kg/m3. Графитът отразява голяма част от слънчевата

светлина, като така намалява топлопоглъщането, а освен това чрез опити е доказано и

неколкократно увеличеното шумопоглъщане. Като цяло, използването на този материал

повишава с около 60% енергийната ефективност на сградата. 

Графитените плочи се използват за топлоизолирането на фасади, подове,

покриви, вътрешни и външни стени, сутеренни и подземни помещения, хладилни

камери и др.

2. Пенополиуретан

Пенополиуретанът представлява газонапълнен полиуретан, който има обемна

плътност от 30 до 150kg/m3 и коефицент на топлопроводност λ от 0,03 до 0,06W/m.°C.

Якостта на натирск на пенополиуретана варира от 0,2 до 1,5МРа и може да се използва

при експлоатационни температури до 150°C. Основно се използва като среден

топлоизолационнен слой при производството на „сандвич” панели с външен и

вътрешен слой от ламарина, при което в условия на пожар той е защитен от директното

действие на огъня.

3. Пенополивинихлорид

Произвежда се твърд и мек пенополивинихлорид. Твърдият има обемна плътност от 50

до 100 kg/m3, коефицент на топлопроводност λ от 0,054 до 0,060W/m.°C, якост на

натиск (при деформация 10%) от 0,2 до 1,2МРа. Поради сферичните си пори той има

малка водопопиваемост и паропропускливост. Устойчив е до температура 70°C, а при

действието на огън се класифицира като „трудногорим”.

Изделията от твърд пенополивинихлорид се използват за топлоизолации на

сгради.

4. Хераклитови плочи

Хераклитовите плочи се получават от дървесни влакна или талаш, които са свързани с

портландцимент или магнезиеви свързващи вещества. Формува се под налягане и след

това получените плочи се подлагат на термообработка.

Плочите често имат размери 500/2000мм и дебелина от 25 до 100мм. Обемната

плътност на хераклита е от 300 до 500 kg/m3, коефицент на топлопроводност λ от 0,10

до 0,15W/m.°С, водопопиваемостта достига 60-70%.

Хераклитовите плочи се класифицират като „трудногорим” материал. Използват се

като топлоизолационен материал на сгради с относителна влажност на въздуха над

70%.