Теплопроводность минераловатных плит

В подавляющем большинстве случаев для тепловой изоляции используются минераловатные (из каменной ваты или стекловолокна) и пенополистирольные плиты. Производители теплоизоляционной продукции выпускают её, как правило, по собственным ТУ или ТС, в которых методы определения технических показателей могут быть как по ГОСТ. так и по ГОСТ ЕН, а значения не могут быть хуже приведенных в ГОСТ.

Основные производители и поставщики минераловатных плит, поступающих на строительные площадки города: ЗАО "Минеральная Вата" и ЗАО "Термостек" г. Железнодорожный МО, Компания "Технониколь", "Завод Техно" г. Рязань, ЗАО "ИЗОРОК" г. Тамбов, ОАО "ИЗОВОЛ" г. Белгород, ООО "ИЗОВЕР" г. Егорьевск МО, ОАО "ПАРОК" пос. Изоплит Тверской обл. ООО "УРСА" г. Серпухов МО и г. Чудово Новгородской обл. ООО "ИЗОМИН" и ООО "КНАУФ Инсулейшн" г. Ступино МО.

В рамках выполнения государственной работы №836001, специалисты ГБУ "ЦЭИИС" осуществляют в лабораторных условиях контроль плотности и коэффициента теплопроводности теплоизоляционных изделий, отобранных непосредственно из строящегося здания или складированных на строительной площадке.

В качестве основного средства измерения коэффициента теплопроводности используется ?-Meter EP500e германского производства в комплекте с ноутбуком DELL:

рис. 1. Внешний вид измерителя теплопроводности


Измеритель теплопроводности внесен в Государственный реестр средств измерений РФ, и поверен в ФБУ "РОСТЕСТ-МОСКВА". Теплопроводность минераловатных плит определяется при средней температуре 25 0 С.

Используется абсолютный метод определения теплопроводности; центральный нагреватель 250 Х 250 мм защищен от внешнего воздействия тремя охранными нагревателями, два из них при температуре центрального нагревателя, внешний - при несколько меньшей температуре для препятствия проникновения в испытываемый образец атмосферной влаги. Размер образцов от 250 ? 250 мм до 500 ? 500 мм, толщина от 10 до 200 мм, погрешность измерения не более 1%, диапазон измеряемой теплопроводности 3 - 250 мВт/мК при средней температуре от 10 0 С до 50 0 С.

Для минераловатных изделий используется дополнительно приобретенный эталон теплопроводности из стекловолокна, размеры 500 ? 500 мм, толщина 34.8 мм, плотность 74 кг/м 3. Коэффициент теплопроводности, как функция средней температуры испытаний (10 0 С - 50 0 С), представлен полиномом третьей степени;

? = 0.029 394 9 + 0.000106? Т + (2.047?10 7 )?Т 2 .

В указанной формуле ? измеряется в мВт/мК, Т в град.С.

рис. 2. Внешний вид образцовых мер теплопроводности

При проведении измерений ноутбук DELL строит график "теплопроводность - время", что позволяет точно определить выход на стационарный режим, получить надёжный результат измерений и сократить время измерений. На рис. 3 представлен график "теплопроводность - время".

рис. 3. Процесс выхода в стационарно-тепловой режим

Наличие двух образцовых мер теплопроводности даёт уверенность в получении точных результатов, однако в плане обеспечения единства измерений, приведенные в НД значения коэффициента теплопроводности теплоизоляционных изделий должны быть представлены с не меньшей точностью.

Первая попытка провести сличительные испытания увенчалась успехом. Работа выполнена совместно с ЗАО "МИНЕРАЛЬНАЯ ВАТА".

Результаты испытаний представлены в таблице 1. Испытанные образцы - в полной сохранности; представляется целесообразным продолжить подобную работу с другими крупными производителями, поставляющими теплоизоляционные изделия московскому строительству. Коэффициенты теплопроводности, измеренные посредством ЕР500е, с хорошей степенью точности можно представить полиномом четвертой степени:

?10 = 990.9666/? - 9.25148 + 0.5284176?? - 0.001837539?? 2 .

Формула справедлива для теплоизоляционных плит из каменной ваты плотностью от 44 до 151 кг/м 3.

Результаты сличительных испытаний по показателю теплопроводности плит минераловатных производства ЗАО "МИНЕРАЛЬНАЯ ВАТА".

В процессе эксплуатации прибора наблюдалась тенденция получения более высоких значений коэффициента теплопроводности с ростом толщины испытываемого образца. Так, для плиты из минеральной (каменной) ваты плотностью 30 кг/м 3 при ? =75 мм ? = 38.83 мВт/мК, ? = 54 мм ? = 37.96 мВт/м 3 ; плотностью 150 кг/м 3. ? = 150 мм ? = 39.75 мВт/мК, ? = 50 мм ? = 38.00 мВт/мК; для плиты пенополистирольной плотностью 30 кг/м 3 при ? = 73.5 мм ? = 45.41 мВт/мК, ? = 18.2 мм ? = 41.49 мВт/мК. Лучшая точность измерений при хорошей представительности образца - от 30 до 60 мм толщиной. При испытании двух и трёхслойных минераловатных плит или плит с неравномерной по толщине плотностью они должны резаться послойно, а коэффициент теплопроводности плиты должен вычисляться по значениям термических сопротивлений слоёв. Например так, как это выполнено для трёхслойной фасадной плиты.

Общая толщина испытанных образцов 187 мм, суммарная величина термического сопротивления 4.93 м 2 0 С/Вт. Коэффициент теплопроводности ? = 0.038 Вт/(м 0 С),    плотность ? = 132 кг/м 3 .

Для проведения исследований в основном использовался ?-Meter EP500e – как базовый прибор контроля теплопроводности. Дополнительно использовались следующие средства измерения коэффициента теплопроводности, дающие возможность в сомнительных случаях перепроверить результаты измерений, провести измерения по образцам неподходящих для ЕР500е размеров и формы:

  • измеритель теплопроводности с охранным нагревателем ПИТ-2.1, свидетельство о поверке №Н2413 ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, образец 250 ? 250 мм, средняя температура испытаний 10 - 25 0 С;
  • два измерителя теплопроводности с тепломерами (один с горизонтальным размещением образца, другой - с вертикальным), образец 200 ? 200 ? 30 мм, средняя температура испытаний 10 - 50 0 С;
  • два измерителя теплопроводности (один с ручным измерением, другой - с автоматическим) ГОСТ 30256, температурный диапазон измерений от 180К до 573 К, для плит пенополистирольных зонды диаметром 1 мм, для теплоизоляционных бетонов зонды диаметром 3 мм, для грунтов зонды диаметром 5 мм.

Всего, в рамках выполнения государственной работы (за период январь – май), было проведено 100 испытаний минераловатных и пенополистирольных плит.

По мере развития ГБУ "ЦЭИИС" перечень контролируемых технических показателей, влияющих на прочностную и экологическую безопасность, может быть расширен. В первую очередь это касается модуля кислотности и водостойкости каменной ваты, от их величины зависит долговечность минераловатных плит. От сверхнормативного количества незаполимеризованного связующего - онкологическая угроза жильцам и "высолы" на стенах. Паропроницаемость - стена должна "дышать". Предел прочности на отрыв слоёв - важный показатель фасадных плит.

По данным канд. техн. наук В.Б. Пономарёва из ОАО "Теплопроект" на тепловую защиту зданий (СНиП 23-02-2003) расходуется 60% теплоизоляционных изделий, 20% на тепловые сети (СНиП 41-02-2003), 20% - на изоляцию оборудования и трубопроводов (СНиП 41-03-2003). Данные документы - в Перечне национальных стандартов и сводов правил по безопасности зданий и сооружений.

В интересах Москвы иметь надёжные и экономичные тепловые сети!

Автор:  В.В.Фетисов

По материалам сайта: http://www.ceiis.ru