Тепло из камня

В наше время строительство и промышленность уже невозможно представить без высокоэффективных теплоизоляционных материалов. Они выполняют такие важные задачи, как уменьшение теплопотерь в зданиях различного назначения, коммунальных сетях, а также обеспечение теплового режима технологического оборудования и т.п.
Из всего разнообразия вспененных и волокнистых теплоизоляционных материалов, производимых сейчас, особое место занимает теплоизоляция из каменной ваты. По разным оценкам, ежегодное общемировое потребление каменной ваты достигает нескольких миллионов тонн, причем большая ее часть потребляется в промышленно развитых странах. Исследования рынка теплоизоляционных материалов показывают, что, например, в России в настоящее время около 35% суммарного потребления теплоизоляции приходится именно на изделия из каменной ваты.
Очевидно, что столь широкая популярность этого материала объясняется весьма удачным сочетанием теплотехнических и эксплуатационных свойств. Но прежде чем получить признание в качестве высокоэффективного и универсального теплоизоляционного материала, каменная вата прошла долгий путь эволюции. Об основных вехах ее развития мы расскажем в этой статье.
Идея использовать каменные породы для теплоизоляции зданий подсказала сама природа. Издавна было замечено, что в процессе вулканических извержений из расплавленных горных пород образуются волокна, которые спутываются наподобие комков шерсти. На Гавайях они были известны как «волосы Пеле» - в честь местной богини огня. Полагают, что эта природная минеральная вата, образованная из сложной смеси силикатов, в XIX веке навела на мысль о возможности промышленного получения волокон из горных пород.
Первые успешные опыты по получению искусственных базальтовых волокон были проведены в 1840 году в Англии. А уже в 1842 году в США каменные волокна нашли первое практическое применение - в термической защите сталелитейных печей. С 1870 года там же приступили к промышленному производству каменной ваты.
В то время существовала единственная технология производства каменной ваты - раздувкой базальтового расплава паром. Толщина и качество получаемых волокон не отличались стабильностью, однако при небольших объемах производства этот процесс считался оптимальным.
Первый патент на такую технологию производства каменной ваты был выдан в США в 1935 году, а уже в 1939 году военно-морской флот США принял решение об использовании каменной ваты компании Owens Corning при строительстве всех новых судов военного назначения. В Европе первые подобные производства начали возникать примерно с 1910 г.
Одно из первых производств каменной ваты было основано Группой компаний ROCKWOOL, ныне – мировым лидером в области производства негорючей теплоизоляции. В 1937 года на заводе в датском городе Хедехузене начался выпуск теплоизоляции из каменной ваты под маркой ROCKWOOL. Теплоизоляционные изделия того времени вследствие большой плотности были тяжелыми: мат длиной 10 метров и толщиной 20 мм весил около 100 килограмм. Однако с основной задачей - уменьшения теплопотерь - такие маты справлялись хорошо.
В 1952 году компанией ROCKWOOL было налажено производство плит на основе каменной ваты с гидрофобизирующей пропиткой. Водоотталкивающие свойства изделий заметно улучшились, к тому же они стали более прочными и устойчивыми к деформации. Плиты Баттс, производимые по новой технологии, завоевали огромную популярность, поскольку позволяли существенно сокращать затраты на отопление зданий.
Улучшению качества продукции способствовало и внедрение новой технологии волокнообразования с помощью центрифуги, патент на которую был приобретен у крупнейшего на то время американского производителя каменной ваты «Джонс Манвилль». Эта новая технология пришла на смену устаревшей методике раздува волокон паром, в результате чего увеличились объемы производства и значительно улучшилось качество продукции.
В 1957 году на заводе в Хедехузене был образован первый конструкторский отдел. В нем работали всего пять человек, но он послужил началом эпохи инновационных продуктов ROCKWOOL. Одним из первых разработанных и запатентованных продуктов стал LAMELLA MAT для изоляции трубопроводов.
В дальнейшем отделом был разработан широкий ассортимент теплоизолирующих изделий, позволивший охватить практически все сферы применения теплоизоляции. Можно назвать лишь самые важные - утепление кровель, мансард, перекрытий, фасадов, фундаментов, цоколей зданий, теплоизоляцию трубопроводов, бойлеров, печей, огнезащиту несущих конструкций.
Позднее, в 1967 году, была завершена разработка flexi-процесса. При использовании этой технологии волокна каменной ваты при помощи маятника раскладывались в несколько слоев. Это вывело продукцию компании на качественно новый уровень, поскольку новая технология позволила более точно контролировать плотность продукции, следить за её однородностью и улучшить механические свойства.
В 1977 году было запущено производство легких плит и матов, отличавшихся небольшой плотностью. Они отлично подходили для утепления скатных кровель, мансард и прочих ненагруженных конструкций.
В 90-е годы компания предприняла масштабное расширение в странах Восточной Европы, где сильно возрос спрос на теплоизоляцию. С 1991 по 1999 гг. были приобретены и модернизированы 7 заводов в Германии, Польше, Чехии, Венгрии и России. К концу 2005 года представительства ROCKWOOL работали более чем в 21 стране мира, а производства были запущены на 22 заводах в 14 странах мира.
Все это время происходил не только количественный, но и качественный рост. Была введена единая для всех заводов ROCKWOOL многоступенчатая система контроля качества, которая, постоянно совершенствуясь, гарантирует стабильность показателей качества продукции. Кроме того, не прекращается разработка новых продуктов для всех сфер применения изделий из каменной ваты.
Нужно заметить, что к началу 90-х годов в нашей стране производство теплоизоляционных материалов, в том числе из каменной ваты, по качеству и объемам выпускаемой продукции значительно отставало от Западной Европы. Причиной тому было наследие советской эпохи.
В СССР разработка искусственных теплоизоляционных материалов началась со шлаковаты — первый стандарт на ее характеристики был введен в 1937 г. Стоит отметить, что первая в мире научная публикация и по базальтовым волокнам — тоже советская (А.Я. Школьников и др., 1954 г.). В СССР более 100 заводов производили изделия из базальтового волокна, но в основном они не предназначались для применения в массовом строительстве.
В этой связи Ю. П. Воронов, кандидат экономических наук, вице-президент Новосибирской торгово-промышленной палаты, заметил, что производство теплоизоляции в СССР было разделено на два практически не пересекающихся сектора. Первый, самый передовой в мире, был ориентирован на космические и оборонные программы. Второй, предназначавшийся для гражданского строительства, подразумевал использование в качестве основного сырья шлак металлургических предприятий. Поэтому основным теплоизолирующим материалом, что достался нам от советских времен, была шлаковата. По оценке Ю. П. Воронова, шлаковата в пять раз хуже по теплоизолирующим качествам, чем каменная вата на основе базальтовых горных пород. Кроме того, ее водостойкость и механические свойства также оставляют желать много лучшего.
Разумеется, в стране работали и заводы, выпускавшие изделия из каменной ваты. Но ассортимент продукции, производимой на устаревшем оборудовании, был довольно скуден, и ее качество сильно уступало западным аналогам. Лишь с началом экономических реформ и ужесточением нормативов энергосбережения российская промышленность получила стимул улучшать качество теплоизоляционной продукции и расширять прежде крайне небогатый ассортимент. Большой вклад в возрождение отечественной теплоизоляционной отрасли внесли западные авторитетные производители, выкупая и модернизируя устаревшие заводы. Таким образом в краткие сроки удалось наладить выпуск продукции на основе каменной ваты в соответствии с современными международными стандартами качества.
Удачное сочетание свойств
Важнейшая роль теплоизоляции на основе каменной ваты в современном строительстве, как говорится, неоспоримый факт. Но как из камня получается этот ценный продукт? В качестве сырья для современного производства каменной ваты используются базальт, габбро (глубинный аналог базальта) и диабаз. Из одной тонны сырья получается до 40 м3 каменной ваты.
Измельченное сырье плавится при температуре около 15000С. В процессе производства расплавленная порода превращается в тончайшие волокна каменной ваты (толщиной 3-5 мкм), в которую затем добавляется связующее вещество и водоотталкивающий компонент.
Волокна в каменной вате расположены хаотично, что определяет отличные прочностные свойства материала при небольшом содержании связующего вещества. Теплоизоляционные изделия не деформируются и сохраняют высокие теплоизоляционные характеристики на протяжении всего срока службы, превышающего 50 лет. Изделия из базальтового волокна имеют коэффициент теплопроводности 0,035-0.040 Вт/м*К, что позволяет отнести их к категории высокоэффективных теплоизоляционных материалов. К примеру, плита из каменной ваты толщиной 5 см сопоставима по термосопротивлению с кирпичной кладкой толщиной 89 см или со стенкой из бруса толщиной 18 см.
Одним из самых важных и востребованных свойств каменной ваты является ее негорючесть. При повышенных температурах теплозащитные и прочностные характеристики этого материала остаются очень высокими. Базальтовые волокна выдерживают, не плавясь, температуру до 1000 0С, что позволяет использовать изделия из каменной ваты в огнезащитных решениях и высокотемпературном оборудовании.
Будущее за системными решениями
Дальнейшее совершенствование теплоизоляции на основе каменной ваты связывается с увеличением эффективности ее работы в составе фасадных, кровельных и прочих решений. Как известно, это зависит не только от качества теплоизоляционного материала, но от всего комплекса используемых компонентов. Поэтому ведущие производители теплоизоляции все больше внимания уделяют разработке готовых системных решений, в которых все компоненты подобраны на совместимость и характеризуются стабильно высоким качеством.
Так, компания ROCKWOOL с 90-х годов перешла к поставкам системных решений для утепления фасадов и плоских кровель. На отечественный рынок с 2004 года поставляются система фасадной теплоизоляции ROCKFACADE и кровельная система ROCKROOF, разработанные с учетом российских климатических условий. Вкупе с грамотным монтажом, высокое качество компонентов обеспечивает долгий срок службы этих системных решений – не менее 25 лет.
В настоящее время, по оценкам специалистов, ежегодный рост потребления теплоизоляционных материалов в России составляет более 20%. Вместе с тем растет число производителей теплоизоляции, использующих современное оборудование и технологии. Но главное - изменяется отношение строителей и потребителей к утеплению зданий, повышая значение таких высокоэффективных теплоизоляционных материалов, как каменная вата. Это дает основание полагать, что в ближайшем будущем потребление теплоизоляции из каменной ваты и ее роль в повышении энергоэффективности российских зданий и промышленности будет только расти.
Пресс-служба компании ROCKWOOL Russia