Стекло ячеистое (пеностекло)

Стекло ячеистое (пеностекло) – представляет собой ячеистый теплоизоляции-онный материал, получаемый спеканием в печи стеклянного порошка с одновременным вспучиванием его под действием газообразователя. Стекло ячеистое – один из самых прочных теплоизоляционных материалов (средняя плотность — 1200 кг/м3).

***

Пеностекло: общеизвестные истины

В продолжение полемики относительно преимуществ тех или иных строительных теплоизоляционных материалов, представленных на рынке Республики Беларусь, и высказанного спорного мнения Дмитрия Абрамова (статья "Теплоизоляция: кто, как и зачем", СиН №№ 45 и 46 за 2004 г.) хотелось бы сделать несколько комментариев и уточнений, касающихся обсуждаемого вопроса.

Для отстаивания истинности утверждаемой точки зрения можно использовать логику рассуждений или ссылку на авторитеты. В данной статье будут использованы оба метода. Итак, в соответствии с последовательностью, которую предложил г-н Абрамов, рассмотрим параметры, характеризующие теплоизоляционные материалы.

Теплопроводность

Лабораторно определяемое и используемое в теплотехнических расчетах значение теплопроводности пеностекла действительно выше на 20-30%, чем у минераловатных плит сопоставимого назначения и области применения. Однако при выборе материала, предназначенного для теплоизоляции сооружений, при сопоставлении таких материалов, как пеностекло и минеральная вата, следует учитывать еще два фактора.

Первое. Теплопроводность минеральной ваты во многом зависит от влажности воздуха между волокон, и данный параметр для минеральной ваты имеет переменное значение, т.к. межволоконная воздушная среда активно взаимодействует с атмосферой. В то же время газовая среда замкнутых ячеек пеностекла абсолютно не зависит от атмосферных влажностных и температурных изменений. Насколько существенными являются колебания значения теплопроводности для минеральной ваты в зависимости от влажности воздуха, видно из графика 1. То есть чем выше влажность воздуха между волокон минеральной плиты, тем выше теплопроводность волокнистого материала (упрощенно представлено на графике линейной зависимостью). Для пеностекла значение теплопроводности не зависит от влажности воздуха, и линия графика для пеностекла параллельна оси изменения влажности воздуха. Таким образом, для минеральной ваты существует значение влажности воздуха между волокон, когда теплопроводность данного материала равна или выше теплопроводности пеностекла (!). Вышеприведенное утверждение не есть некое вновь обретенное откровение. В принципе, данный тезис для минеральной ваты хорошо раскрыт в буклете компании Paroc "Строительная изоляция".

Второе. Время эксплуатации теплоизолирующей конструкции в той или иной степени вызывает изменение (ухудшение) параметров примененного теплоизоляционного материала. Наиболее устойчивым к воздействию времени является пеностекло (гарантированный срок эксплуатации — более 100 лет). В то же время минеральная вата разрушается и полностью утрачивает возлагаемые на нее функции в течение 50 лет. Процесс разрушения и утраты теплозащитных свойств происходит постепенно в течение всего срока эксплуатации. Сравнительная динамика поведения минеральной ваты и пеностекла с течением времени может быть представлена графиком 1. Таким образом, на основании вышеизложенного очевидно, что теплотехнические расчеты, тем более с учетом динамики изменений во времени при эксплуатации сооружения, нельзя производить путем банального арифметического сравнения (больше-меньше). В то же время с учетом всех факторов, влияющих на термическое сопротивление конструкции, преимущество пеностекла как теплоизоляционного материала очевидно.

Плотность

Не совсем корректны строки из статьи г-на Абрамова и в отношении плотности пеностекла, т.к. сопоставляются плотность пеностекла (не более 180 кг/м3) и только те ассортиментные позиции минеральной ваты Paroc, которые имеют наименьшую плотность. Но ведь имеются и применяются жесткие плиты той же фирмы Paroc сопоставимой (плиты для фасадных систем утепления) или даже большей, чем у пеностекла, плотности (плиты для совмещенных кровель). Налицо определенная "притянутость" фактов со стороны г-на Абрамова для создания негативного имиджа конкурирующего товара — в частности, пеностекла.

Паропроницаемость

Данный параметр, характеризующий теплоизоляционные материалы, особенно интересен в аспекте освещаемых вопросов теплоизоляции, т.к. эта тема в нашей стране активно эксплуатировалась в течение последних пяти лет и стала причиной появления заблуждений наподобие так называемого "здорового дыхания стен".

Нормативно-техническим документом, регламентирующим теплотехнические параметры сооружений в Беларуси, является СНБ 2.04.01-97 "Строительная теплотехника". Просто процитирую один из разделов данного документа в подтверждение необоснованности претензий г-на Абрамова по параметру "паропроницаемость" как к пеностеклу, так и к пенополистиролу в отношении наружного утепления фасадов данными материалами. В пункте 9.6 главы 9 "Сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций" СНБ 2.04.01-97 записано: "Не требуется определять сопротивление паропроницанию следующих наружных ограждающих конструкций помещений с сухим или нормальным режимом:

— однородных (однослойных);

— двуслойных при выполнении условия mв/lв Ј mн/lн, где: mви lв— соответственно коэффициенты паропроницаемости и теплопроводности материала внутреннего слоя ограждающей конструкции в условиях эксплуатации; mни lн— то же материала наружного слоя ограждающей конструкции".

Под данный пункт подпадает наружное утепление блоками из пеностекла фасадов сооружений, т.к. отношение паропроницаемости пеностекла к теплопроводности (паропроницаемость пеностекла согласно СНБ 2.04.01 — 0,03; теплопроводность — 0,08; следовательно, отношение величин — 0,375). В то же время внутренняя кладка из кирпича или стена из бетона имеют отношение паропроницаемости к теплопроводности согласно таблиц СНБ 2.04.01: железобетон и бетон на гравии — 0,015; силикатный кирпич — 0,07; камень силикатный — 0,21; кирпич керамический — 0,29. То есть любые рассуждения о негативном факторе низкой паропроницаемости пеностекла при наружном фасадном утеплении стен блоками из пеностекла противоречат (!) СНБ 2.04.01-97, где при таких параметрах материала, как у пеностекла, рекомендуется не учитывать данный параметр теплоизоляционного материала из-за его несущественности.

Здесь я вынужден снова упрекнуть г-на Абрамова в искажении истины. В своей статье он опять идет на осознанное "передергивание" фактов. Так, он ставит под сомнение собственно приведенное в СНБ 2.04.01-97 "Строительная теплотехника" значение паропроницаемости теплоизолирующего слоя, выполненного блоками из пеностекла, и приводит значение паропроницаемости собственно пеностекла как материала. Г-н Абрамов не раз отмечал, что нельзя рассматривать в теплотехнике параметр "паропроницаемость" без учета системы монтажа и эксплуатации теплоизоляционного материала, то есть, ведя речь о паропроницаемости, следует учитывать как природу материала (маты, плиты, блоки, гранулы и т.п.), так и способ его фиксации на ограждающей конструкции. С этим нельзя не согласиться. Однако в своей статье г-н Абрамов почему-то использует то одно, то другое значение. Не с целью ли создания отрицательного мнения у потребителя о таком материале, как пеностекло? Особенно неприятно в отношении вопроса "взаимоотношения" теплоизоляционных материалов с парами воды и водой как жидкостью, когда г-н Абрамов называет фамилии известных белорусских ученых и, не приводя никаких цитат, приписывает им собственную субъективную точку зрения. В связи с этим, а также в продолжение темы паропроницаемости теплоизоляционных материалов и вопроса "здорового дыхания стен" позволю себе привести фрагмент из стенограммы круглого стола по теплоизоляционным системам, состоявшегося 30 марта.

Профессор кафедры теплогазоснабжения и вентиляции БНТУ Олег Юрков (его г-н Абрамов в своей статье упоминает, но не цитирует): "…Теперь с точки зрения влажностного режима в помещении. Ведь он в последнюю очередь зависит от теплоизоляции стен. Теплоизоляция стен теплопотери уменьшает, не допускает конденсации на поверхности, и мы должны делать ограждающие конструкции такими, чтобы туда как можно меньше пара проникало из помещения. То есть каждому материалу есть область применения. От чего это зависит? И от теплого чердака, и от герметичных окон, и т.д. Это совокупность всего дела. И вентиляции, и влажностного режима в ограждающих конструкциях. Ведь многие говорят: "Ага, раз за счет диффузии стало меньше пара наружу проходить, так он, мол, тут будет подниматься". Вы знаете, насколько ничтожное количество пара проходит через ограждающую конструкцию по сравнению с тем, которое выходит с вентиляцией? Тут и считать нет смысла"! Сказано лаконично и хорошо. Как будто специально для г-на Абрамова, автора "концепции здорового дыхания стен", и его литовского коллеги (остающегося и вовсе для нас "инкогнито"), выражающего сомнение в действенности конвекционных потоков воздуха, выносящих избыточную влагу из помещений.

И еще о взаимодействии воды и теплоизоляционных материалов, представленных сегодня на строительном рынке Беларуси. В течение последних лет в белорусской печати на фоне активной дискредитации пенополистирола проводилась пиар-компания в отношении якобы его единственной альтернативы в качестве теплоизоляционного материала для фасадных систем утепления — минераловатных плит. При этом зачастую апеллировали к мнению Бориса Баталина, профессора Пермского государственного технического университета. Здесь интересно следующее: ученые Пермского государственного технического университета (ПГТУ) по долгу службы очень скрупулезно изучают свойства и характеристики различных типов теплоизоляционных материалов. На основании имеющегося опыта и знания современных технологий многие из них задействованы в различных инвестиционных проектах, в том числе создании отечественного производства высокоэффективного теплоизоляционного материала для применения в строительных проектах. На основании конкурсного отбора и сопоставления в настоящий момент в Перми активно финансируется и реализуется инновационный проект по созданию производства пеностекла(!). Курирует этот проект хороший друг и коллега Бориса Баталина — доктор технических наук, профессор ПГТУ Александр Кетов. Предлагаю отрывок из описания эксперимента, проведенного в Пермском государственном техническом университете по исследованию взаимодействия различных типов теплоизоляционных материалов с водой: "…Некоторые образцы наиболее распространенных теплоизоляционных материалов были помещены в емкости с дистиллированной водой и выдержаны там в течение 14 месяцев. Что стало с газобетоном, плитой из минеральной ваты, керамзитом и пеностеклом, наглядно продемонстрировано на фотографиях. Как видно из фотографий, газобетон с плотностью 600 кг/м3 не только утонул, но и способствовал росту плесени. Плита из минеральной ваты набухла и превратилась в бесформенную массу. Керамзит утонул и полностью потерял все свои теплоизоляционные свойства. И только гранулированное и плитное пеностекло осталось полностью на плаву…"

Хотелось бы адресовать г-ну Абрамову и такой вопрос. Почему в Финляндии — стране, где находится головное отделение фирмы Paroc, — при использовании минеральной ваты для утепления стен принято обустраивать дополнительный пароизоляционный барьер, о чем прямо написано в финском буклете, освещающем вопросы применения минеральной ваты Paroc? Позволю себе также процитировать статью "Финский дом", которую написали Татьяна Минченя и Владимир Баранчик (журнал "Архитектура и строительство", №5 (165), ноябрь 2004 г.): "…Каркас заполняется утеплителем. Для этой цели применяются теплоизоляционные плиты толщиной 150 мм производства компаний "Saint Gobain Isover OY", "Paroc"… Панели наружных стен с внутренней стороны обшиваются гипсокартонным листом. Между листом гипсокартона и деревянным каркасом укладывается слой пароизолирующей пленки. С внешней стороны также применяется гипсокартон, по которому устраивается фасад…" Как, г-н Абрамов, увязывать вашу концепцию "здорового дыхания стен" и пароизоляционный барьер, рекомендуемый и применяемый в Скандинавии? Как эти стены "дышат" сквозь пароизоляцию?

Воздухопроницаемость

Прежде всего, я благодарен г-ну Абрамову за то, что он акцентировал наше внимание на не менее важном, чем фактор паропроницаемости, вопросе — воздухопроницаемости теплозащитных ограждающих конструкций. При недостаточном сопротивлении воздухопроницанию теплозащитной конструкции с использованием минеральной ваты тепло может просто "выдуваться" при любом ветре, сводя на нет весь смысл существования теплоизоляционного слоя. Но процессы инфильтрации воздуха — действительно серьезная проблема лишь для волокнистых материалов (в частности, минеральной ваты). В то же время блоки из пеностекла — это теплоизоляционный материал, состоящий из герметично замкнутых ячеек с нулевым (!) значением воздухопроницаемости. Независимо от силы ветра и даже при отсутствии дополнительно оборудованной воздухоизоляции "выдувания" тепла из пеностекла не будет. Другими словами, теплотехнический параметр "воздухопроницаемость" — это фактор, по которому пеностекло в принципе превосходит любой тип волокнистых теплоизоляционных материалов.

Морозостойкость

Как и в предыдущем случае, пеностекло значительно превосходит по данному параметру любой волокнистый материал и, в частности, минеральную вату. Причина этого в том, что вода физически не может проникнуть внутрь пеностекла и стать причиной разрушения материала при замерзании и расширении. С волокнистыми материалами все обстоит диаметрально противоположно. Вода не только проникает внутрь волокнистого материала за счет эффекта смачивания, но и конденсируется на волокнах той же минеральной ваты при изменении температуры и влажности. При замерзании кристаллизующаяся вода постепенно разрушает внутреннюю структуру волокнистого материала.

В данной статье не будут детально рассматриваться такие параметры теплоизоляционных материалов, как огнестойкость, прочность, химическая стойкость и прочее, т.к. все эти аспекты были детально освещены в статье "О преимуществах пеностекла в сравнении с другими теплоизоляционными материалами", опубликованной в "СиН" №№ 41 и 42 за 2004 г. Следует лишь отметить, что с момента публикации данной статьи существенных изменений на рынке теплоизоляционных материалов не произошло, и лидерство пеностекла по большинству параметров остается на прежнем высоком уровне. Читателям, интересующимся подробностями применения теплоизоляционных материалов и сопоставлением их качеств, рекомендую вышеуказанную статью как приложение к настоящей.

Заканчивая тему сравнения теплоизоляционных материалов, хотелось бы сделать небольшой исторический и технологический экскурс в отношении создания и производства современных теплоизоляционных материалов. В середине ХХ века в экономически развитых странах начались активные процессы урбанизации. Как результат стало необходимым массовое строительство городского жилья для вновь появившихся горожан. На тот момент имелись достаточно отлаженные технологии промышленного производства таких неорганических теплоизоляционных материалов, как стекловата и пеностекло. Но массовое строительство требовало существенного удешевления всех типов строительных материалов. В то же время технологии производства и стекловаты, и пеностекла требовали предварительной варки стеклянного полуфабриката, и лишь затем производился конечный продукт, стоивший по тем временам очень дорого из-за недостаточной развитости энергетики. Тогда же, именно по причине удешевления (но не по причине эволюции уровня качества конечного продукта), начали разрабатывать технологию получения шлаковаты и каменной ваты, подразумевавшей переработку (отходов) шлаков черной и цветной металлургии и так называемых "пустых пород" (диабаз, базальт, известняк, доломит, глина), получаемых в отвале при добыче полезных ископаемых. Однако получить в производственном процессе сколько-нибудь длинные волокна тянутым методом (как при производстве стекловаты) в отношении производства шлаковаты и каменной ваты не удалось. Поэтому данные типы волокнистых материалов получают методом раздува или центробежным способом. В результате получаются тонкие каменные иголки (длина — 1-2 мм), связываемые в маты и плиты не за счет сплетения (как стекловата), а при помощи связующего — как правило, фенолформальдегидной смолы. Если проводить упрощенную аналогию, то маты и плиты из каменной и шлаковой ваты можно сопоставить с древесностружечными плитами, где опилки удерживают форму за счет все той же вездесущей фенолформальдегидной смолы. Такие плиты тоже были созданы и применяются взамен чистого дерева для удешевления производства мебели. Я не хочу, чтобы у читателя сложилось впечатление, что автор данной статьи категорически против минеральной ваты. Но, думаю, меня можно понять, когда с моей стороны возникает некоторое недоумение по поводу того, что такой продукт, как импортная минеральная вата, созданная и признанная в мире как массовый и недорогой продукт для утепления зданий, позиционируется у нас в стране как наилучший материал, не имеющий себе равных. Причина тут только одна: по-другому ведь импортную минеральную вату у нас в стране и не продашь, т.к. произведена она в странах с высокими ценами на энергоносители и значительной ценой трудовых ресурсов. Как результат стоит импортная минеральная вата у нас в стране столько же, сколько и пеностекло. Для сравнения: в ЕС разница в цене на пеностекло и каменную вату отличается в 7 (!) раз. Тем не менее, европейское пеностекло продается в значительных объемах — сопоставимых с объемами продаж каменной ваты.

Непонятно, почему в угоду г-ну Абрамову, его "здоровому дыханию стен" ОАО "Гомельстекло" вынуждено уходить со строительного рынка Беларуси и увеличивать экспортные поставки? (Рост экспортных продаж пеностекла ОАО "Гомельстекло" в сопоставлении 2002 г. и 2003 г. составил 311%, и эти темпы сохраняются и в 2004 г.). В принципе, именно для изменения столь негативного положения вещей и для развенчания некоторых заблуждений и написана данная статья. Думаю, белорусы в большинстве своем — люди умные. Значит, в состоянии сами разобраться, какой материал лучше. Со своей стороны, хочу заметить, что автор с радостью примет любые конструктивные замечания, как по тексту данной статьи, так и в отношении преимуществ и недостатков применения блоков из пеностекла в качестве теплоизоляционного материала.

Евгений ОСУНОВ, начальник бюро разработки и внедрения комплекса маркетинга ОАО "Гомельстекло"

..

Некоторые тексты близкой тематики