Объективное сравнение пенополистерола и минеральной ваты

2 типа утеплителей, используемых в строительстве:

Органические материалы из вспененных пенопластов (полимеров), такие как заливочный и напыляемый пенополиуретан или плиты из пенополистирола.
Неорганические теплоизоляционные волокнистые изделия из стекловолокна, шлаковаты или минеральной ваты, такие как маты и плиты.

Схема теплопотерь дома.

Сравнение пенополистерола и минваты

Российский рынок предлагает потребителю широкий ассортимент материалов, в основе которых лежит минеральная вата от разных производителей (зарубежных и отечественных). Что из них лучше — выбирать покупателю.

Каждый из этих материалов имеет свои недостатки и достоинства.

Идентичные материалы (произведенные разными производителями, но по одной технологии) имеют незначительные отличия по своим техническим характеристикам, и сложно сказать, что из них лучше. Очевидным является факт, что конечному потребителю важны такие показатели, как качество, цена и долговечность используемого материала.

Неорганические волокнистые материалы разделены на изделия, в основе которых лежит штапельное стекловолокно и минеральная (базальтовая, каменная) вата. Технологии изготовления этих материалов похожи, отличие заключено лишь в исходном сырье.

В процессе производства каменной ваты, при высоких температурах в печах (выше 1500°C) происходит процесс плавления горных пород габбро-базальтовой группы (габбро, порфирит, базальт, диабаз и др), затем из расплава путем преобразования в тонкие волокна получают ковер, в состав которого входит минеральная вата. После термической обработки и обработки связующими веществами в камере полимеризации получают изделия — маты или плиты.

Сравнительная таблица характеристик пенополистирола и минеральной ваты.

В производстве изделий из штапельного стекловолокна в роли исходного сырья выступают кремнеземистые материалы (кварцевый песок, сода, стеклобой, известняк). Температура плавления данных материалов — 1300°C.

Пенополистирол является легким газонаполненным материалом класса пенопласт на полистирольной основе с равномерной структурой, который состоит из полностью закрытых мелких ячеек размером 0,1-0,2 мм. Существует 2 вида полистирола: экструдированный пенополистирол и пенополистерол. Различие заключается в свойствах готовой продукции и в технологии производства.

Пенополистирол формируется посредством спекания при повышенных температурах друг с другом гранул. В строительной теплоизоляции широко распространены пенополистирольные плиты.

Экструдированный пенополистирол представляет из себя прессованный теплоизоляционный пенопласт, который получают способом вспучивания и сваривания между собой гранул полистирола при нагревании паром или водой температурой от 80 до 100°C и выдавливанием из экструдера.

Основные достоинства и недостатки материалов, в основе которых лежит минеральная вата

Таблица технико-экономической эффективности использования полиуретановых изделий и традиционной минваты.

В отличие от пенополистирола, экструдированный пенополистирол обладает повышенной жесткостью и меньшим водопоглощением. Еще одной существенной разницей, обусловленной технологией производства, является ограничение толщины производимых плит из экструдированного пенополистирола. Максимальная толщина его составляет 100 мм.

Плиты из пенополистирола изготавливаются методом резки отформованных блоков на плиты, что позволяет делать изделия из пенополистирола любых геометрических форм и размеров, не превышающих размера исходного блока, и даже изготавливать из него декоративные конструкции.

Волокнистые материалы, в составе которых стекловолокно и минеральная вата (каменная вата) по сравнению с материалами из пенополистирола имеют более высокую температуростойкость. При температуре 1200°C волокна каменной ваты спекаются и тем самым теряют свою волокнистую форму, а волокна стекловолокна спекаются при температурах 500-550°C. Температура применения данных материалов ограничена за счет используемых связующих веществ из различных органических смол.

Таким образом, температура применения изделий из стеклянного штапельного волокна находится в диапазоне 60-270°C, а для изделий, в основе которых состоит минеральная каменная вата, — 60-400°C. Верхняя граница обусловлена температурой выгорания органических смол, после чего материал, потерявший связку, теряет и свои эксплуатационные свойства. Но изделия из минваты, используемые без применения органических связующих, например: прошивные маты, не имеют данного недостатка, поэтому их можно использовать в качестве огнезащитных материалов.

У изделий из пенополистирола температура применения колеблется от -50°C до +75°C. Кроме огнестойкости, учитывают и горючесть строительных материалов. Горючестью называется способность материалов к горению.

Сравнительная оценка характеристик утеплителей.

Строительные материалы, в зависимости от значений показателей горючести, подразделяют на негорючие и горючие. Негорючие выдерживают высокую температуру без деформации структуры, воспламенения, потери прочности, изменения других свойств. Горючие представляют пожарную опасность. Они обладают высокой дымообразующей способностью и при горении выделяют ядовитые вещества, представляющие угрозу для жизни и здоровья человека.

В конструкциях вентилируемых фасадов с весьма строгими требованиями пожаробезопасности, применение горючих утеплителей строго запрещено, а в некоторых иных конструкциях, например в штукатурных фасадах и плоских кровлях, применение горючих утеплителей допускается только в комбинации с негорючими.

Стоит отметить еще один важный показатель — способность материалов изменять свои свойства под воздействие воды и влаги (водопоглощение), измеряемое в процентах по объему и по массе.

Горючие и негорючие материалы

Волокнистые материалы, которые обладают открытой пористостью, имеют способность поглощать и впитывать влагу (по массе до 20%, по объему до 2%). А в связи с тем, что вода хорошо проводит тепло, теплоизоляция может ухудшиться и сделать данные материалы непригодными для применения.

Хотя материалы из минваты и обрабатываются производителями гидрофобизирующими добавками, которые препятствуют впитыванию влаги — это не меняет сути дела. Поэтому воздействие атмосферных осадков в период монтажа или хранения волокнистых материалов, в основе которых минеральная каменная вата и стекловата не допускается.

Сравнительная таблица материалов на основе минеральной ваты.

Необходимо постоянно предусматривать дополнительную защиту для теплоизоляционных волокнистых материалов, в основе которых минеральная вата, во время эксплуатации специальными паро- и гидроизоляционными материалами.

Материалы из пенополистирола, имея закрытую замкнутую пористость, наоборот обладают высоким сопротивлением капиллярному водопоглощению и диффузии водяных паров (не более 0,4% по объему). Принимая это в учет, утепляя фундаменты, полы по грунту, инверсионные кровли и другие конструкции, находящиеся в условиях повышенной влажности, рекомендуется использовать плиты из пенополистирола.

Еще одним немаловажным показателем являются прочностные и механические характеристики, такие как прочность на отрыв слоев, прочность на сжатие при 10% деформации, прочность на изгиб, прочность на сдвиг/срез. У волокнистых материалов прочностные характеристики зависят от содержания и плотности связующих веществ. Прочностные характеристики у пенополистирольных плит тоже зависят от плотности материала. Пенополистирол при этом имеет более высокую прочность на сжатие при 10% деформации, чем волокнистые плиты при гораздо меньшей плотности.

Необходимо помнить, что цена материала зависит от плотности и по мере ее увеличения увеличивается и стоимость. Поэтому самыми дешевыми считаются «легкие» материалы.

С приходом экономического кризиса, когда потребители, частные застройщики и профессиональные строители стараются сэкономить, а производители ведут между собой борьбу за каждый заказ, производственные программы по снижению плотности готовых изделий, при сохранении прочих эксплуатационных характеристик утеплителя, являются неотъемлемой частью компаний-производителей теплоизоляции.

Различие стекловаты и каменной ваты

Таблица характеристик стекловаты и каменной ваты.

Стоит заметить и еще одно важное различие, которое содержит стекловата и каменная вата. Волокна стекловаты расположены параллельно друг другу и обладают большей длиной, чем волокна, которые содержит каменная вата (они намного короче, но располагаются хаотично переплетенным образом). Это придает повышенную упругость и гибкость изделиям из стекловолокна, возможность выпускать изделия весьма низкой плотности (10-30 кг/м³), но невозможность добиться высокой жесткости и плотности, которыми обладают материалы на основе каменного волокна.

Изделия из каменной ваты обладают наоборот более высокими характеристиками прочности при сжатии и низкими прочностными характеристиками при изгибе. Для достижения более высоких прочностных характеристик при сжатии, которые требуются, например, в конструкции плоской кровли, производители стекловаты увеличивают содержание органики (синтетических связующих), что повышает группу горючести. В связи с этим стекловата занимает нишу дешевых и легких утеплителей, а минеральная вата занимает сегмент плоских кровель и навесных, штукатурных фасадов.

По показателям теплопроводности все вышеперечисленные виды материала наделены значениями одного порядка, и у эффективных утеплителей, изготовленных по современным технологиям, данный показатель находится в диапазоне 0,033 — 0,043 Вт/м•°C для изделий из стекловаты и минеральной ваты. Для изделий из пенополистирола 0,028 — 0,040 Вт/м•°C. При этом воздух имеет наименьшую теплопроводность 0,026 Вт/м•°C.

Таблица основных теплоизоляциооных материалов.

Эти значения теплопроводности материала приведены в сухом состоянии, которые измеряются в заводских лабораториях при 10°C или 25°C. Стоит учесть, что в условиях эксплуатации с определенной влажностью впитанной из воздуха, теплоизоляция утепляемых строительных конструкций будет иметь повышенные коэффициенты теплопроводности. Для изделий из стекловаты и минеральной плиты, в основе которой лежит минвата, данные показатели на 15-20% выше, чем измеренные в сухих условиях. Показатели теплопроводности для изделий из пенополистирола в условиях эксплуатации, практически ничем не отличаются от показателей в сухих условиях.

Сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя зависит от коэффициента теплопроводности материала. Поэтому применение материалов с более низкой теплопроводностью позволяет снизить толщину теплоизоляции, уменьшить общее количество материала и соответственно финансовые затраты на его приобретение.

Подводя итог, следует учесть, что во время выбора между минватой или стекловатой стоит заранее определиться с бюджетом, который можно выделить на теплоизоляцию. Цена на минеральную вату больше, чем на стекловату, поэтому при ограниченном или недостаточном бюджете выбор следует сделать в пользу стекловаты. Что выбрать — минеральную вату или стекловату — решать покупателю, так как однозначный ответ тут дать невозможно. Выбор будет зависеть от многих различных факторов.