Инновационные теплоизоляционные материалы

Известно, что один кубометр теплоизоляции обеспечивает экономию в 1,4–1,6 тонны условного топлива в год. Энергоэффективное строительство с использованием современных теплоизоляционных материалов, включая затраты на их разработку и строительство заводов, в 3–4 раза эффективней, чем традиционное строительство, ведущее к энергоемкому производству строительных материалов, освоению новых месторождений топлива, его добыче, транспортировке, переработке и сжиганию.

В России производство теплоизоляционных материалов из минерального сырья и стекловолокнистых материалов составляет около 5–6 млн кубометров. Это количество не удовлетворяет все более растущие потребности российского рынка, подтверждением чего является ажиотажный спрос на теплоизоляционные материалы в пиковые месяцы строительного сезона. По прогнозам Госстроя, к 2016 году потребности российского рынка на реконструкцию и строительство нового жилья составят 18 млн. кубометров. Увеличение объемов строительных работ по возведению новых зданий, реконструкции и ремонту старого жилого фонда гарантирует в ближайшем обозримом будущем стабильный и долговременный спрос на теплоизоляционные материалы. Более 90% российского фонда зданий и сооружений, возведенных до начала 2000 годов, не соответствуют действующим требованиям СНиП 2-III-79 по строительной теплотехнике.

В целом потенциал российского рынка теплоизоляции оценивается в 50–55 млн. кубометров.

Сегодня российский рынок наводнен самыми разнообразными видами теплоизоляции и постоянно пополняется новыми. По структуре производства и потребления основным видом применяемых в России утеплителей являются минераловатные изделия, доля которых в общем объеме составляет более 65%. Около 8% приходится на стекловатные материалы, 20% — на пенополистирол и другие пенопласты. Доля теплоизоляционных ячеистых бетонов в общем объеме производимых утеплителей не превышает 3%, вспученного перлита, вермикулита и изделий на их основе — 2–3%.

Структура потребления теплоизоляции в России подтягивается к мировым тенденциям — там более 70% составляют изделия из минеральной ваты и стекловолокна.

Применительно к минераловатной продукции, наиболее популярному среди строителей виду теплоизоляционных материалов, следует отметить, что технический уровень большинства российских предприятий значительно отстает от современных требований. Наши заводы по производству теплоизоляционных изделий были ориентированы на промышленную теплоизоляцию и сегодня требуют серьезной реконструкции и модернизации. Номенклатура отечественных плитных утеплителей расширяется медленно и все еще скудна. Рынок России испытывает недостаток в плитных утеплителях повышенной жесткости для утепления фасадов зданий. Явно ощущается дефицит отечественных жестких негорючих плит малой толщины для изоляции кровель, полов. Тем не менее производство минераловатной теплоизоляции имеет стабильный рост на протяжении трех последних лет.

Дефицит качественной минераловатной продукции обуславливает активное строительство в России новых производств. Экономический анализ работы отечественных и зарубежных фирм, производящих теплоизоляционные материалы, свидетельствует о достаточной прибыльности этого бизнеса. Инвестиции на строительство объекта или установки по производству эффективного утеплителя окупаются через 1,5–2,5 года.

Повышенный спрос на эффективные утеплители для строительства вызвал всплеск активности разработчиков и производителей теплоизоляционных материалов. Вполне вероятно, что уже в ближайшее время на рынке появятся новые изделия, материалы и новые компании.

К основным эксплуатационным факторам утеплителя относятся: теплопроводность, влагостойкость и морозостойкость в конструкции, способность противостоять воздействию ветровых нагрузок и механических нагрузок от собственного веса в конструкции стен и нагрузки при перемещении людей в конструкциях крыш и перекрытий. Сегодня на нашем рынке представлено огромное количество различных утеплителей. Однако не все они способны выдержать суровые климатические условия и надежно защитить от потерь тепла здания и коммуникации в них.

Данные исследований строительного комплекса России показали, что определяющим фактором при выборе теплоизоляции по-прежнему остается цена. В то же время существуют сомнения в дальнейшей эффективности применения старой схемы, особенно применения пенопласта. Пенопласт все еще остается более дешевым теплоизолятором. К сожалению, несмотря на все скандалы, связанные с его вредным воздействием на здоровье людей, живущих в зданиях утепленных пенопластами, несмотря на то что большая часть пенопластов со временем рассыпается в труху или теряет свои теплосберегающие свойства из-за впитывания воды, несмотря на горючесть пенопластов, в том числе высокотоксичное разложение в условиях отсутствия кислорода, они остаются дешевле всех аналогичных теплоизоляторов.

Стране необходимо развитие импортозамещающего производства высокоэффективного теплоизоляционного материала. Номенклатура отечественных волокнистых теплоизоляционных материалов, предназначенных для тепловой изоляции оборудования, представлена традиционно применяемыми матами минераловатными прошивными безобкладочными или в обкладках из металлической сетки или стеклоткани с одной или двух сторон, плитами теплоизоляционными минераловатными на синтетическом связующем плотностью от 50 до 125 кг/м3, изделиями из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем. И лишь в небольшом объеме выпускаются изделия из супертонкого стеклянного и базальтового волокна с применением различных связующих и без них. Один из примеров такого производства — пеностекло компании «СТЭС-Владимир».

Пеностекло «Неопорм» является эффективным теплоизоляционным, неорганическим (негорючим) материалом на минеральной основе, обладающим высокой прочностью, формостабильностью изделий (плит, цилиндров, гранул), с полностью закрытой, газонаполненной, мелкопористой структурой, широким диапазоном рабочих температур применения (от –190°С до +500°С), практически с нулевым влагопоглощением и паропроницаемостью, а также экологической безопасностью.

Компания «СТЭС-Владимир», используя российскую технологию, в настоящее время работает над созданием первого в стране промышленного производства эффективного неорганического теплоизоляционного материала — пеностекла марки «Неопорм» в городе Владимире мощностью до 80 тыс. кубометров условной продукции в год.

Локализация производства в России — одна из основных тенденций рынка теплоизоляции последних лет. Если в начале 2001 года импорт составлял 30% от объема продаж компании, а в 2004 году — уже 10%, то в 2005 году доля импорта 5%. Так, в течение ближайших двух лет лидер российского рынка теплоизоляции «УРСА Евразия» («дочка» испанского концерна Uralita Group) собирается сократить долю импорта в своей продукции до 5–7%.

Среди других современных изоляционных материалов, которые отражают тенденции в российском домостроении, можно отметить отражающую полиэтиленовую изоляцию (к примеру, фолитейп, пенофол), покрытую металлизированной пленкой, которая, помимо выполнения функций утеплителя, может защищать здание от влаги. Сочетая нетрадиционные материалы со «старыми», проверенными, строители добиваются необходимого уровня качества и снижают себестоимость работ.

Наиболее перспективным направлением в отрасли теплоизоляционных материалов можно назвать способ производства высокоэффективного, долговечного, дешевого теплоизолятора — вакуумного пеностекла. Материал представляет собой вспененное стекло, пузырьки которого содержат настолько мало газов, что газодинамическая теплопроводность вакуумного пеностекла крайне мала. Именно благодаря почти полному вакууму в пузырьках получается крайне низкая теплопроводность материала. При этом сохраняются все преимущества обычного пеностекла перед другими теплоизоляторами, но за счет более низкой теплопроводности при сравнимой себестоимости цена утепления для потребителя резко падает.

Теплопроводность вакуумного пеностекла в 100 раз ниже теплопроводности бетона, в 50 раз — кирпича, приблизительно в 3–10 раз — волокнистых материалов, таких как минеральные ваты, пенопласты, обычное пеностекло, керамзит и пр. При этом вакуумное пеностекло обладает долговечностью, существенно превышающей долговечность субститутов, и имеет низкую себестоимость в расчете на одинаковую теплоизоляцию. В результате слой вакуумного пеностекла толщиной всего в 2 см оказывается эквивалентен кирпичной стене толщиной 1 м. Согласно расчетам, себестоимость материала будет довольно низка (около 3000 рублей за кубометр), в то время как теплоизоляция, долговечность, прочность, устойчивость к пожарам, грызунам и плесени и прочие технические характеристики окажутся чрезвычайно высоки, и вакуумное пеностекло обойдет по своим данным большую часть альтернативных материалов. Срок эксплуатации вакуумного пеностекла будет не менее 50 лет. Важно также то, что вакуумное пеностекло в принципе не горит и не выделяет токсичных газов в отличие от утеплителей, содержащих органические компоненты (пенопласты, минеральные ваты и т. п.).

Использование при строительстве зданий небольшого количества вакуумного пеностекла вместо части кирпича позволит снизить стоимость материалов и работ по возведению ограждающих конструкций в 2–3 раза и более. В перспективе вакуумное пеностекло способно вытеснить с рынка жилищного строительства все современные теплоизоляторы, в том числе популярные сегодня минеральные ваты, пенобетоны, керамзитные плиты, шлакоблоки и пенопласты.

Возможно изготовление пропускающего свет пеностекла для крыш и световых окон, позволяющего удешевить освещение парников и других помещений, чего не удавалось достичь ни с одним известным нам теплоизолятором. За счет улучшения теплотехнических и светотехнических характеристик, а также длительного срока использования, полной пожарной безопасности, устойчивости к грызунам, гниению и иному биологическому повреждению, отсутствия выделения опасных для здоровья людей газообразных или мелкодисперсных продуктов новые материалы вытеснят с рынка старые утеплители. Даже если начальная цена материала будет несколько выше, чем у некоторых используемых утеплителей, суммарные расходы на отопление, освещение и ремонт за длительное время использования окажутся во много раз меньше.

Впрочем необходимо отметить, что в отношении теплоизоляционных материалов есть ряд нареканий и критики. В частности, Марсель Бикбау указывает на пожароопасность, недолговечность и неэкологичность многослойных конструкций наружных стен домов с применением дополнительных слоев из легких утеплителей в виде стекловолокнистых матов, плит из базальтового волокна, пенополистирола, а также других полимерных материалов. По его мнению, керамзитовый гравий — лучший теплоизоляционный материал (экологически чистый, негорючий и долговечный).

Есть и иная альтернатива. Специалисты ВНИИЖБ много лет занимались разработкой монолитного неавтоклавного поробетона, который можно использовать в качестве утеплителя. Он заполняет пространство между наружным и внутренним слоем стены, обеспечивая надежный контакт между слоями, и имеет объемную массу до 200 кг на кубометр. Это именно то, чего невозможно добиться, если использовать в качестве утеплителя полистирол или минеральную вату. При этом на одном и том же оборудовании можно изготавливать несколько видов поробетона, что очень удобно с точки зрения технологии.