^

ВИБІР УТЕПЛЮВАЧА. ЯКИЙ КРАЩЕ? РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО ВИКОРИСТАННЯ.
Поради архітектора
LitinskyandLitinsky. com

 

Це четверта стаття з циклу моїх статей "Поради архітектора" присвячених темі будівельних матеріалів і конструкцій для тих людей, які мають бажання побудувати собі, але не можуть визначитися з вибором матеріалу. У даній статті мова піде про утеплювачі для огороджувальних конструкцій. Навколо них зібралася досить велика кількість неправдивої інформації, яка може значно спотворити реальний стан речей для недосвідченої людини. Тепло в більшості будівельних конструкцій попередніх епох втрачалось дуже легко, знижуючи якість внутрішнього мікроклімату будівель. І тільки в минулому і нинішньому столітті стали приділяти велику увагу утриманню певного температурного режиму у внутрішньому середовищі, використовуючи певні матеріали з високими теплоізоляційними властивостями. Такі матеріали розміщують окремими шарами в конструкціях стін, підлоги і покриттів.
Теплоізоляція в будівельних конструкціях , перш за все, зменшує передачу тепла саме між внутрішнім і зовнішнім середовищами, хоча бувають іноді випадки коли необхідно розмежувати внутрішні середовища за температурними режимами.

Розглядати буду лише найпопулярніші види утеплювачів, які набули широкого вжитку в будівництві. Актуальні критерії, за якими можна буде проаналізувати утеплювач, наступні:
- Хімічний склад;
- Теплотехнічні характеристики;
- Практика застосування;
- Довговічність матеріалів;
- Рекомендовані області застосування;
Отже, перед тим як почати розглядати матеріали, вважаю за необхідне нагадати деякі аксіоми, що стосуються тепла і його руху крізь товщу конструкції.
Що мають на увазі, коли говорять, що тепло нагріває деяке середовище або предмети?
Відповідь проста, тепло-це енергія яка передається предметам або газам (в даному випадки будемо говорити про повітря) нагріваючи їх.

Тепло завжди буде рухатися в напрямку його відсутності, тобто тепло рухається в бік холоду, а не навпаки.

Виділяють три способи передачі тепла, на яких засновані дослідницькі показники і розрахунки:
-теплопровідність, цей спосіб передачі тепла здійснюється в твердому, рідкому і газоподібному середовищах, проте в чистому вигляді він спостерігається лише в суцільних матеріалах. У твердих тілах (діелектриках) і в рідинах енергія переноситься пружними хвилями, в газах - дифузією атомів або молекул, а в металах - дифузією електронів;
- конвекція, передача теплоти з рухом газових мас, а також рідин;
- випромінювання, передача енергії електромагнітними хвилями ( в будівництві розглядають в основному в інфрачервоному і ультрафіолетовому спектрі) між поверхнями матеріалів. Всі ці види передачі присутні в кожному матеріалі у більшій чи меншій мірі. Передача теплоти в пустотних матеріалах відбувається інакше ніж у повнотілих суцільних матеріалах, де в основному тепло передається теплопровідністю. У матеріалах з пустотами передача тепла випромінюванням і конвекцією починає відігравати більш значну роль.
Характеристика енергоефективності матеріалу перш за все визначається теплоізоляційними властивостями матеріалу і відображається коефіцієнтом теплопровідності "λ" (лямбда), розмірність (Вт / (м * ° С)). Цей коефіцієнт обернено пропорційний,

тобто чим менше значення "λ", тим кращі теплоізоляційні властивості матеріалу.


У статті розглянуті шість різних видів утеплювачу. Стисло представлений досить великий обсяг інформації і за один раз якісно ознайомитися із статтею не можливо. Так що рекомендую сконцентрувати Вашу увагу на засвоєнні інформації про той тип утеплювача , що цікавить Вас саме зараз і на загальних висновках в кінці статті.

Почнемо...

мінераловатний утеплювач

МІНЕРАЛЬНА ВАТА

Мінеральна вата, це один із найпоширеніших утеплювачів. Принцип її будови аналогічний звичайній бавовняній ваті, тобто матеріал складається з тонких волокон переплетених між собою, так що можна сказати, що утеплювач має природну будову. Вперше такий виріб почали випускати в Уельсі у Великобританії 1840 року, і до сих пір він залишається популярним серед нових утеплювачів, тому можна впевнено говорити про те, що даний матеріал пройшов випробування часом і став класичним будівельним матеріалом таким ,як цегла наприклад. Принципово вироби з мінеральної вати можна розділити на три типи:
- мати, це вироби з мінеральної вати які при укладанні можуть згинатися;
- плити, це щільні вироби з мінеральної вати які практично не згинаються і піддаються тільки обрізці;
- формовані вироби, це вироби як і плити не піддаються значним деформаціям і призначені для утеплення конкретних геометричних форм (конус, циліндр, і т. п.). Такі вироби призначені для утеплення димоходів, труб тепломереж, вентиляційного обладнання та багато чого іншого.

СИРОВИНА

Зараз даний вид утеплювача виготовляється в основному з базальтів і габра (глибинного аналогу базальтів) в суміші з невеликою кількістю доломіту, вапняку або так званого "основного шлаку". Раніше проводили пошук можливості використання інших гірських порід і оптимізації виробництва будівельних матеріалів з використанням вторинної сировини (склобою та бракованої цегли), з додаванням коригувальних добавок для отримання мінеральної вати.

Але в процесі експлуатації було помічено, що найкращі експлуатаційні властивості мала вата де в основі сировини була габро-базальтова група. Волокно з такої сировини має підвищену хімічну стійкість воно перевершує скловолокно, та мінеральне волокна на основі інших гірських порід по кислото-, луго- і паростійкості.

Незважаючи на вищесказане, як основну сировину, в різних країнах до цих пір використовують мергель, діабаз і інші гірські породи, шлаки, відходи асбесто-цементного виробництва.
Хімічний склад базальту це в основному оксиди ( SiO2 42-58%, Al2O3 10-20% , Fe2О3+CaO+MgO 15-25%) ,з малою часткою лугів.
Всі ці сполуки стійкі і не мають негативного впливу на здоров'я людини.

ВИРОБНИЦТВО

Сировину під дією високих температур перетворюють в розплав. Вата з розплаву виробляється наступними способами:
- шляхом роздування стисненим повітрям або парою;
- відцентровим способом;
- відцентрово-валковим способом;
- відцентрово-дутьєвим способом;
і багатьма іншими ...
На стандартному виробництві далі отримане волокно обробляють зв'язуючим, тобто простіше кажучи сполукою що склеює, і фіксують цю сполуку шляхом обробки при не дуже високих температурах. Іноді використовують інший нестандартний метод з високотемпературною термообробкою волокна без зв'язуючого.
Отриманий продукт обрізають і нарізають на вироби.
Залежно від способу виробництва вати, зазначеного вище, волокно може бути товщиною від 0,6мкм ( мікротонке ) до 500мкм (грубе).

Товщина волокна впливає на теплофізичні властивості - чим тонше волокно тим тепліший виріб буде з нього. (мал.1)

товсте і тонке мінеральне волокно

Мал.1

На фотографіях вище ви бачите волокна з різною товщиною але при цьому щільність виробів із них однакова. Більш тонкі волокна в такій концентрації краще перешкоджають передачі тепла випромінюванням ніж більш грубі волокна.

ЗВ'ЯЗУЮЧЕ

Мінераловатний утеплювач на синтетичному зв'язуючому

Неодноразово були здійснені спроби створити біо-зв'язуюче на основі органічних смол які існують в природі, наприклад бурштинової кислоти. Але у більшості випадків в ролі зв'язуючого, на даний момент, використовують синтетичні сполуки. Детальніше читайте тут.

Деякі виробники засекречують синтетичне зв'язуюче, та лише відписуються: "фенол в зв'язуючому повністю зв'язаний", або пишуть: "без нафтовмістних речовин", тощо. Хоча це не зовсім правильно, адже засекречений компонент може бути токсичним.

Найбільш поширені синтетичні зв'язуючі смоли які використовують, не приховуючи їх складу, це: фенол - формальдегідні , мочовино - формальдегідні (або як їх ще називають карбамідні), а також акрилові смоли. Так от, слід зазначити одну важливу деталь, зазначені вище смоли це продукти поліконденсації. І самі смоли і деякі компоненти з яких вони отримані досить токсичні, крім акрилової смоли. Сподіваюсь, всі пам'ятають із шкільного курсу хімії, що формальдегіди і феноли для людини є дуже отруйними речовинами. Але дані смоли все ж широко використовують, в малих кількостях, у виробництві ДВП, ДСП, клею для фанери, лаків. Використання цих з'єднань в допустимих концентраціях не завдає шкоди здоров'ю людини. Так що перш ніж перечитувати сторінки інтернету про шкоду фенол-формальдегідних та інших смол, прошу згадайте з чого зроблені корпусні меблі в ваших квартирах ... Так само зазначу, що для утеплення стін всередині приміщень прийнято використовувати утеплювачі з потенційно нетоксичним зв'язуючим, наприклад акриловою смолою.

У мінераловатних виробах концентрація смол складає дуже мале значення, а саме від 1 до 5% і в особливо щільних до 8% .

Кількість зв'язуючого негативно впливає на коефіцієнт теплопровідності λ виробу.

Чим більше зв'язуючого у виробі, тим гірші теплозахисні властивості утеплювача.

Серед мінераловатних утеплювачів виробляються так звані "прошивні" мати, які в своєму складі не мають, або мають незначну концентрацію зв'язуючого, яка становить від 1 до 2%, необхідну для знепилювання волокон.

Мінераловатний утеплювач без зв'язуючого

Вироби з мінерального волокна де зовсім немає шкідливих для людини хімічних сполук можна віднести до еко виробів.
Один з таких виробів, це мати/плити на основі базальтового волокна , що пройшли високотемпературну термообробку. Вони мають досить широкий спектр використання, в тому числі і в конструкціях з високотемпературним режимом роботи (до + 700°С). І в цих виробах дійсно немає зв'язуючих смол. Зв'язування волокон в таких виробах відбувається методом "спікання".
Це процес відбувається при інтервалі температур +750 ... + 900°С. Матеріал маючи в початковому стані склоподібну структуру, завдяки наявності оксидів заліза і титану, піддається кристалізації. Під впливом високої температури і навантаження так звана "склоподібна фаза" починає розм'якати огортаючи кристали волокна і як би склеює їх, таким чином виконує роль зв'язуючого. Такі виробі із-за специфіки зв'язування волокон мають дуже маленьку гігроскопічність (тобто здатністю вбирати вологу з повітря) - 0,05 .... 0,01%, але через витрати, необхідних для виробництва такого роду виробів, вони досить дорогі і тому використовуються в основному в енергетиці.

Є ще один вид екологічно чистого утеплювача. Останнім часом з'явилася вата з ремаркою "Sаfe", в тюках. Схоже, що це мінеральна вата не оброблена зв'язуючими смолами. Вона не сформована в будь-які вироби і схожа на пух набитий в подушку. Це "нове", ніщо інше як усього лише добре забуте "старе", оскільки досвід використання такого утеплення вже відомий з радянських часів. При використанні така вата, в вертикальних порожнинах, з часом дає усадку. Вона не придатна для утеплення міжповерхових перекриттів, так як під дією стискаючих навантажень ущільнюється нерівномірно.

Звичайно ж неможливо перелічити всі типи виробів з мінерального волокна, але я постарався перерахувати і описати основні.

ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ УТЕПЛЮВАЧІВ НА ОСНОВІ БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА:

Горючість

Мінеральна вата по класу горючості відноситься до "НГ", тобто не горюча.

Температурний режим

Сама вата на основі базальтів витримує нагрівання до 1000°С. Температурний інтервал застосування мінераловатного волокна на основі базальтів досить великий, від -269°С до +700 ... 900°С. Зв'язки ж з фенол - формальдегідних смол в інтервалі температур +300 ... 350°С просто руйнуються. При нагріванні до температур наближених до зазначеного порогу, протягом тривалого часу, зв'язка з смол починає старіти. Помічено, що найбільша "постійна" температура застосування у фенол-формальдегідних смол, при яких зв'язуюче поводиться досить стабільно, ~ 100°С, а у карбамідних смол ~ 60°С.

Вологопоглинання

Гігроскопічність базальтових волокон за різними даними від менше 1%, а за іншими до 3%.
При навіть самому незначному зволоженні мінераловатного виробу його теплоізоляційні властивості погіршуються, і що б обмежити водопоглинання волокна багато виробників використовують гідрофобізуючі (тобто водовідштовхуючі) просочення, такі як сілан, амінопропілтріметроксілан та інші, в дуже малих кількостях. Часом це значення становить 0,05%. Ці просочення не дають можливості волокну абсорбувати вологу вище певного порогу.
Гідрофобізовані мінераловатні плити на даний момент широко використовують для влаштування "мокрих фасадів", оскільки нанесення штукатурки відбувається безпосередньо на поверхню утеплювача і немає можливість влаштувати повітряний прошарок для підсушування самої вати.

Теплопровідність і Щільність

Коефіцієнт теплопровідності мінеральної вати в залежності від щільності складає λБ = 0,040 ..... 0,087 Вт / (м * °С) в умовах експлуатації "Б". Не варто звертати особливої уваги на занижені показники на упаковках утеплювачів, де наприклад вказуються коефіцієнти теплопровідності λ = 0,035 ..... 0,038 Вт / (м * °С). Виробники, щоб розрекламувати свій товар, пишуть ці показники великими літерами. В принципі вони не брешуть. Такі показники можливі для даного утеплювача, але лише в умовах дуже низької вологості повітря (в лабораторії) і для абсолютно висушених зразків. В реальності утеплювач буде експлуатуватися в середовищі, де вологість повітря досить велика, так що, якщо ви вибираєте утеплювач, то шукайте на упаковці наступні теплотехнічні характеристики: "λБ в умови експлуатації Б", тобто у вологих умовах зовнішнього середовища.
Значення щільності базальтової вати становить 20-150 кг/м3. Є також плити з щільністю, що досягає 225 кг/м3. Щільність впливає на коефіцієнт теплопровідності λ. Згідно ДСТУ Б В.2.7-167: 2008, найбільш оптимальні показники коефіцієнту теплопровідності у виробів з щільністю від 40 до 80 кг/м3. При щільності 50-70 кг/м3 і при найменших показниках кількості зв'язуючого (3,5-4.2%) вони найкращі.
Але не варто думати, що якщо ви купите мінеральну вату з вищевказаною щільністю це буде виправданий вибір для всіх випадків. Так наприклад, для стін з утепленням під штукатурку потрібно використовувати вату з досить великою щільність 100 ... 150кг/м3. Для стін з провітрюваним прошарком це значення може бути меншим 45 ... 110 кг/м3 ( Мал. 2) i для утеплення перекриттів, де вата здавлюється (під стяжку), її щільність повинна бути найбільшою 140 ... 225 кг/м3.

Нижче в таблиці наведені основні показники коефіцієнта теплопровідності, які визначені нормативно для різної щільності матеріалу.
На практиці можуть виробляти мати/плити з більш тонкого волокна і вони будуть мати більш високі теплоізоляційні характеристики ніж заявлені в таблиці нижче
, але краще суб'єктивно занижувати ці показники, адже по факту не відомо чи відповідають вони заявленим характеристикам чи ні.

ρ,кг/м3

λБ Вт/(м*°C)

Плити з мінеральної вати на синтетичному  зв'язуючому
(Вміст зв'язуючого за масою від 3,5% до 4,2%)

30

0,045

50

0,042

70

0,040

110

0,044

140

0,045

180

0,048

220

0,050

Плити з мінеральної вати на синтетичному зв'язуючому
  (Вміст зв'язуючого за масою від 4,0% до 5,0%)

20

0,049

30

0,047

50

0,046

80

0,045

110

0,047

190

0,052

Плити з мінеральної вати на синтетичному зв'язуючому
негофрованої структури

75

0,062

125

0,070

150

0,066

175

0,072

200

0,081

Плити з мінеральної вати на синтетичному зв'язуючому
гофрованої структури

175

0,079

200

0,087

Плити негорючі теплоізоляційні базальтові-волокнисті

40

0,059

90

0,054

Мати прошивні із мінеральної вати теплоізоляційні

50

0,048

70

0,064

95

0,070

Переваги

Крім хороших теплоізоляційних властивостей вироби з мінеральної вати мають також високі звукоізолюючі властивості. Вони хімічно стабільні, довговічні, не схильні до гниття і впливу грибків. Перевагою в монтажі є гнучкість і податливість стисканню, що дає можливість добре ущільнювати стики. Деякі матеріали можуть використовуватись для конструкцій з досить високою температурою експлуатації.

Недоліки

Матеріал піддається конвекції, паропроникний і гігроскопічний. При неправильному монтажі та експлуатації він буде накопичувати вологу і втрачати свої теплоізоляційні властивості. Так само він вимагає захисту від зовнішнього атмосферного впливу.

ПРАКТИКА ЗАСТОСУВАННЯ

У наших проектах ми досить часто використовуємо саме мінераловатний утеплювач на основі базальтових волокон. Він не має схильності до інтенсивного термостаріння, адже в його основі мінеральне волокно. Матеріал поводить себе передбачувано, на відміну від полімерних утеплювачів. Завдяки цим якостям він часто використовується в так званій "Стійкій архітектурі" (sustainable architecture).

ТЕРМІН СЛУЖБИ

Самим уразливим компонентом при старінні якісного неорганічного базальтового волокна є зв'язуюче (адже воно на органічній основі), чим стабільніше зв'язуюче, тим більший термін служби виробу.
Термін ефективної експлуатації виробів на основі базальтів заявлений багатьма виробниками не менше 50 років. Я думаю, що такий термін експлуатації прив'язаний швидше за все до табличного значення ДСТУ Б В.2.6-189: 2013 "Методи вибору теплоізоляційного матеріалу для утеплення будівель", ніж до якихось інших показників. У згаданому ДСТУ мінімальний термін ефективної експлуатації даного матеріалу зазначений не менше 50 років. По закінченню цього терміну, немає ніяких гарантій, що він буде і далі зберігати свої початкові теплотехнічні показники, однак так само немає і причин думати, що він їх почне втрачати. Варто згадати, що такий термін експлуатації заявлений для конструкції стіни з провітрюваним прошарком (більш докладно, про цей тип конструкції можна прочитати в моїй попередній статті.)

Нижче, на малюнку 2, наведена схема використання основних щільностей мінераловатного утеплювача.

Cкловата

СКЛОВОЛОКНИСТА ВАТА (СКЛОВАТА)

Скловолокниста вата в Україні не отримала такого широкого поширення як вата на основі базальтів. Вона з'явилася майже на 100 років пізніше від вати на базальтовому волокні. Перші вироби пов'язують з компанією Saint Gobain (творець бренду "ISOVER"), випущені в 1930р. Причини низької популярності можуть бути різні, але в основному, я думаю, це її фізико-технічні характеристики. Вони не настільки гарні як у мінеральної вати на основі базальтів.
Вироби тут можна розділити на дві групи:
- мати, це вироби з вати які при укладанні можуть згинатися;
- плити, це щільні вироби з вати які практично не згинаються і піддаються тільки обрізці.

СИРОВИНА

Сировиною для виготовлення скловолокна служить шихта (суміш компонентів), що складається з кварцового піску (В основному це оксид кремнію SiO2 -95%,) вапняку (CaCO3) або доломіту (CaCO3 • MgCO3) і карбонату натрію (Na2CO3) в певних пропорціях.
Всі ці сполуки хімічно стійкі і не мають негативного впливу на здоров'я людини.

ВИРОБНИЦТВО

Шихту розплавляють в спеціальних печах і після переробляють в скловолокно способом подібним до виробництва мінерального волокна. Потім виріб обробляють зв'язуючим, формують і обрізають.

ЗВ'ЯЗУЮЧЕ

У більшості випадків в ролі зв'язуючого, як і в мінеральній ваті, використовують ті ж фенол-формальдегідні смоли. Виробники так само часом засекречують склад зв'язуючого. Концентрація цих смол ідентична мінеральній ваті, а саме від 1 до 5% .
Однак останнім часом з'являються еко варіанти виробів. Так наприклад в 2017 вже згаданий вище бренд "ISOVER" запустив лінійку виробів на біозв'язуючому без будь-яких фенол-формальдегідних смол. Згідно Французко "VOC Emissions from construction poducts" такі утеплювачі відносять до максимально нешкідливих для інтер'єрних робіт матеріалів (клас A +). Єдине, що мені невідомо, це довговічність такого утеплювача.

ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ УТЕПЛЮВАЧІВ НА ОСНОВІ СКЛОВОЛОКНА

Горючість

Скловата по класу горючості класифікується як "НГ", тобто не горюча.

Температурний режим

Саме скловолокно витримує нагрівання до 650°С. Температурний інтервал застосування від -60 до +450°С.
Зв'язки ж з фенол - формальдегідних смол в інтервалі температур +300 ... 350°С просто руйнуються. При нагріванні до температур наближених до зазначеного порогу, протягом тривалого часу, зв'язка з смол починає старіти. Так що найбільша "постійна" температура застосування у фенол-формальдегідних смол, при яких зв'язуюче поводиться досить стабільно, ~ 100°С, а у карбамідних смол ~ 60°С. .

Вологопоглинання

Гігроскопічність скловолокна досягає до 20%, із-за цього у такого матеріалу теж є лінійки виробів, які виконуються з використанням гідрофобізаторів (речовин, що перешкоджають вологонакопиченню вище певного порогу). Вони ідентичні тим які використовуються в мінеральній ваті.

Теплопровідність і Щільність

Коефіцієнт теплопровідності скловолоконної вати в залежності від щільності складає λБ = 0,047 ..... 0,065 Вт / (м * °С) в умовах експлуатації "Б".
Умови експлуатації "Б", це умови, які розраховані на природною вологість повітря зовнішнього середовища.
Щільність матеріалу має діапазон ρ = 10-140 кг/м3
При найменших показниках кількості зв'язуючого (4,0-4.5%) і показниках щільності в діапазоні 20-80 кг/м3 матеріал має самий низький, а значить і найкращий коефіцієнт теплопровідності λ. Необхідно враховувати доцільність застосування тієї чи іншої щільності виробів виходячи з типу конструкції, так само, як і у випадку з мінеральною ватою ( Мал. 2).
У таблиці нижче наведені основні показники коефіцієнта теплопровідності які визначені нормативно для різної щільності матеріалу. Так само, як і у випадку з мінеральною ватою, мати/плити можуть бути виготовлені з більш тонкого волокна і тому можуть мати характеристики вище заявлених в цій таблиці. Але краще суб'єктивно занижувати ці показники, адже по факту не відомо чи відповідають вони заявленим характеристикам чи ні.

ρ,кг/м3

λБ, Вт/(м*°C)

Плити зі скляного штапельного волокна
(вміст зв'язуючого по масі від 3,5% до 4,0%)

10

0,053

15

0,051

55

0,048

140

0,051

Плити зі скляного штапельного волокна
 (вміст зв'язуючого по масі від 4,0% до 4,5%)

10

0,054

15

0,052

20

0,047

80

0,049

Мати зі скляного штапельного волокна
(вміст зв'язуючого по масі, від 5,0% до 5,5%)

25

0,065

35

0,064

50

0,065

Переваги

Крім хороших теплоізоляційних властивостей вироби з скловати мають також високі звукоізолюючі властивості. Вони хімічно стабільні, довговічні, не схильні до гниття і впливу грибків. Їх перевагою в монтажі є гнучкість і податливість стиску, що дає можливість добре ущільнювати стики.

Недоліки

Матеріал може піддаватись впливу конвекції, він паропроникний і гігроскопічний. При неправильному монтажі та експлуатації він буде накопичувати вологу і втрачати свої теплоізоляційні властивості. Так само він вимагає захисту від зовнішнього атмосферного впливу.

ПРАКТИКА ЗАСТОСУВАННЯ

Мати на основі скловолокна в нашій практиці були використані як звукоізоляція. При їх монтажі можуть знадобитись респіратор, рукавички, і щільний спец одяг.

ТЕРМІН СЛУЖБИ

Термін ефективної експлуатації виробів на основі скловолокна заявлений багатьма виробниками не менше 50 років, за аналогією з мінеральною ватою.

Нижче приведена рекомендована схема розміщення основних щільностей неорганічної мінеральної або скловолокнистої вати в конструкціях будинку.

Схема розміщення мінеральної/скловолокнистої вати в конструкції будинку

Мал.2

Матеріал звичайно має певні недоліки.

Один з них - при розміщенні його на плиті перекриття, його товщина завжди буде перевищувати товщину якісного полімерного утеплювача, через більш низьку теплоефективність (при умовно однаковій несучій здатності обох матеріалів), а це означає, що перекриття (конструкція підлоги) з мінераловатним утеплювачем буде мати більшу товщину для забезпечення потрібного рівня теплозахисту, ніж із використанням якісного полімерного утеплювача. Це важливий критерій коли мова іде про висоту приміщення.
Другий - навіть при наявності гідрофобізуючих добавок, утеплювач, на мій погляд, не бажаний для використання в потенційно вологих середовищах, наприклад в конструкції підлоги по ґрунту або на цоколі будівель. У цьому випадки мінераловатний утеплювач, навіть маючи гідрофобізуюче просочення, завжди буде вимагати наявності якісної гідроізоляції (а в окремих випадках і пароізоляції) для захисту від накопичення незв'язаної вологи в товщі матеріалу, так як він паро- та вологопроникний. Варто відзначити, що наявність додаткових гідроізолюючих компонентів в результаті збільшить вартість будівництва.
Хочу також відзначити, що скловата, на мій погляд, є рішенням для утеплення конструкції коли немає можливості придбати якісну мінеральну вату, так як матеріал має не такі високі фізичні і теплотехнічні властивості як мінеральна вата на основі базальтів, особливо поріг вологопоглинання.

Піноскло, Foamglass

ПІНОСКЛО

Піноскло як будівельний матеріал відомий давно. Ще в 30-і роки минулого століття, в Європі, були оформлені перші патенти на виготовлення цього матеріалу. За кордоном вироби подібного типу відомі під брендом "FOAMGLASS", Вітчизняне виробництво, незважаючи на те, що винахід цього утеплювача приписують науковому діячеві СРСР, було розгорнуто в 50 роки. Причини того, що матеріал не має на даний момент широкого поширення наступні:
- висока вартість фінального продукту через високі енерговитрат при виробництві;
- матеріал не може бути настільки ж теплоефективним як сучасні полімерні утеплювачі, оскільки щільність виробів з піноскла складає не менше 100 кг/м3, у виробах з меншою щільністю матеріал стає дуже крихким і підвищується його поріг вологопоглинання, хоча в порівнянні з полімерними утеплювачами піноскло набагато довговічніше. Піноскло виробляється в трьох типах виробів:
-плити, це щільні вироби що не згинаються і піддаються тільки обрізці;
-формовані вироби, це вироби, як і плити, не піддаються деформацій і призначені для утеплення конкретних геометричних форм (конус, циліндр, і т. п.). Призначені такі вироби для утеплення димоходів, труб тепломереж і багато чого іншого;
-насипна фракція у вигляді бісерин, це кулясті вироби різного діаметру.

СИРОВИНА

Сировиною для виготовлення піноскла служить в основному подрібнене скло, а спінюючим компонентом суміш в основному з вуглецевомістких хімічних сполук (наприклад графіт, СaCO3, NaNO3) а також відповідні добавки для стабілізації розміру пор при їх утворенні.
Для насипної фракції подрібнене скло з додаванням спеціальних реагентів (газоутворювачів) перетворюють в гранули-напівфабрикати призначені для подальшого розширення.

ВИРОБНИЦТВО

Виробництво відбувається наступним чином: суміш скляного порошку із спінюючим компонентом засипають в форми, і далі вони рухаються через спеціальну піч, де під дією температури протікає реакція окислення піноутворювача і відбувається спінювання розплавленої суміші. Далі отримані заготовки поміщають в іншу піч, де протягом 10-15 годин повільно знижується температура заготовок від +600°С до +50°С. Далі заготовки нарізають на вироби.
У випадку з насипною фракцією вироби отримують шляхом розширення при нагріванні до високих температур гранул-напівфабрикатів в спеціальних печах, де відбувається окислення газоутворювача і розширення пор в розм'яклій гранулі.
Насипна фракція може бути використана як крупний заповнювач для бетонів. Як утеплювач стін такий матеріал буде менш теплоефективний ніж вироби типу плити, хоча буде досить паропроникний із-за повітряних зазорів між бісеринами фракції.

ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ УТЕПЛЮВАЧІВ З ПІНОСКЛА

Горючість

Піноскло по класу горючості класифікується як "НГ", тобто не горюче.

Температурний режим

Саме піноскло витримує нагрівання приблизно до + 800°С. Температурний інтервал застосування від -200..160°С до +400 ... 450°С. Заявлений температурний інтервал у різних виробників трохи відрізняється.
По межах температурного режиму експлуатації піноскло поступається тільки розглянутій вище мінеральній ваті на основі базальтів.

Вологопоглинання і Щільність

Матеріал має дуже малу гігроскопічність, але при постійному зволоженні може накопичувати вологу до певного порогу. Згідно з деякими дослідженнями наведеним в книзі Б.К. Демидовича "Піноскло" якщо утеплювач піддати постійному зволоженню протягом довгого часу, через 120 діб його вологопоглинання складатиме 5% за об'ємом. При продовженні експерименту в проміжку між 830-1100 добами вологопоглинання почне зростати і може досягти за об'ємом 70% і більше, тобто відбувається плавне руйнування матеріалу. Чим щільніше матеріал, тим менший поріг вологопоглинання.

Теплопровідність і Щільність

Коефіцієнт теплопровідності λБ в умовах експлуатації "Б", згідно з нормативною документацією, для піноскла позначений лише для найпоширенішої щільності 160 кг/м3, і становить λБ= 0,061 Вт/(м * °С). Хоча по факту якщо структура буде більш дрібнопористою, то матеріал може бути більш теплоефективним. Умови експлуатації "Б" розраховані на вологість зовнішнього середовища. Вони близькі до природних.
Матеріали внутрішніх конструкцій будівель (наприклад підлога всередині приміщення) з нормальним режимом експлуатації розраховуються для умов експлуатації "А". Коефіцієнт теплопровідності λA в умовах експлуатації "А", відповідно до нормативної документації, для щільності 160 кг/м3 складає λA = 0,060 Вт/(м * °С).

Переваги

Матеріал має дуже-дуже низьку паропроникність а деякі бренди вказують, що вона просто відсутня. Має дуже малу гігроскопічність, не схильний до гниття. Матеріал легко обробляється, дуже довговічний і хімічно стабільний, не горючий.

Недоліки

Не може демонструвати найкращі показники по теплоізоляції із-за обмеження пов'язаного з фізіко-механічними властивостями. Матеріал не гнеться, крихкий.

ПРАКТИКА ЗАСТОСУВАННЯ

На практиці мені так і не вдалося використати цей матеріал оскільки він досить дорогий і мої замовники зупиняли свій вибір на більш дешевих і теплоефективних матеріалах.

ТЕРМІН СЛУЖБИ

Термін ефективної експлуатації піноскла заявлений багатьма виробниками не менше 100 років.

Нижче приведена рекомендована мною схема розміщення піноскла основних щільностей в конструкції будинку.

Схема розміщення піноскла в конструкції будинку

Мал.3

Білий пінопласт, сірий пінопласт

ЕКСПАНДОВАНИЙ ПІНОПОЛІСТИРОЛ ( БІЛИЙ ПІНОПЛАСТ , СІРИЙ ПІНОПЛАСТ)

Закордоном цей матеріал має абревіатуру EPS (Expanded Poly Styrene), тобто експандований (розширений) пінополістирол. У нас його найчастіше називають "білий пінопласт". EPS було винайдено на початку 20-го століття, але в Європі запатентовано Компанією "BASF" тільки в 1951 році. В СРСР цей матеріал мав паралельну історію розвитку і в будівництві став застосовуватися набагато раніше (в 1939 році) ніж це стали робити в країнах Європи. В даний час на Європейському ринку цей матеріал відомий як "Styropor" і його модифікація "Neopor".
Вироби з експандованого пінополістирола вітчизняного виробництва можна розділити на два типи:
-плити ПСБ і ПСБ-С (пінополістирол суспензійний безпресовий. Літера "С" в кінці означає самозатухаючий, тобто з антипіренами), це вироби з малою і середньою щільністю у вигляді плит;
-формовані вироби виконані у вигляді складних геометричних форм (Блоки для теплої підлоги, системи "Термодім" і т.п.).

СИРОВИНА

Основою для цього полімерного утеплювача служить суспендований бісерний полістирол.
Суспендований бісерний полістирол виготовляється як напівфабрикат у вигляді маленьких гранул, шляхом суспензійної полімеризації стиролу в присутності пороутворюючого компонента, стабілізатора, ініціатора, емульгатора. Для придання полімеру негорючості в нього додають 3-5% антипіренів (бром і хлор містких органічних сполук, наприклад гексабромциклододекан) або співполімеризують його наприклад з бромистим вінілом (в цьому випадку фінальний продукт має іншу назву). Це складні хімічні реакції, так що я не буду описувати що за чим відбувається. Єдине на чому я хочу загострити увагу це те, що як порообразуючий компонент часто використовуються гази пентан або гексан. Зазначу, що гази пентан і гексан тільки в дуже великих концентраціях можуть завдати шкоди здоров'ю людини. Також у нових матеріалах сірого кольору (Neopor) в полімер додають вуглецевомісткі з'єднання для поліпшення експлуатаційних і теплофізичних властивостей.

ВИРОБНИЦТВО

Напівфабрикат у вигляді маленьких гранул, в яких вже є пентан (гексан), потрапляє у виробництво, під дією температури і тиску гранули спінюють (запарюють) . Тобто пентан або (гексан) під дією температури починає випаровуватись і розширювати гранули десь на 50 %, всю іншу роботу по розширенню продовжує робити пар або тепле повітря. Потрапляючи в гранулу, він розширює її в кілька разів перетворюючи гранулу у повітренаповнену бісерину (Мал. 4). У фінальному продукті частка пентана (гексана) дуже-дуже маленька 3,5-4,5%, ця концентрація абсолютно нешкідлива для людини.

гранули і бісерини піноплістирола

Мал.4

Отримані бісерини вилежуються, з них формують виріб безпресовим способом після його розрізають на плити.
Вироби з пінополістиролу мають високу стійкість до впливу мінеральних агресивних середовищ. Матеріал стійкий до дії слабких і сильних кислот (за винятком азотної).
Пінопласти схильні до слабкого впливу грибків (чим щільніший матеріал, тим менший вплив грибків). Так в дослідженнях на зразках з щільністю 98 кг/м3 і вище грибки не розвивалися зовсім. Матеріал легко піддається дії гризунів та комах.
Пінополістирол руйнується під дією деяких бітумних полімерів (праймер, бітумно-полімерна гідроізоляція і т.п.), ефірів, кетонів, хлорованих і ароматичних вуглеводів, при прямому впливі ультрафіолета (тобто, прямого впливу сонячних променів).

Таким чином можна впевнено сказати, що по стійкості до хімічних впливів різного типу пінополістирол поступається неорганічним утеплювачам.

ТЕХНИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕКСПАНДОВАНОГО ПІНОПОЛИСТИРОЛА (БІЛОГО ПІНОПЛАСТА, СІРОГО ПІНОПЛАСТА)

Горючість

Пінопласт має класи горючості від "Г1" до "Г4",
Нижче я постарався спростити складний опис групи горючості, наведений в ДСТУ Б В.2.7-19, упустивши, на мій погляд, другорядні для споживача показники.
Г1-це клас низької горючості, тобто при наявності відкритого вогню матеріал підтримує горіння, але якщо джерело вогню прибрати матеріал відразу згасає.
Г4- це клас підвищеної горючості, тут за аналогією з Г1, матеріал підтримує горіння при наявності відкритого вогню і якщо джерело вогню прибрати матеріал буде продовжувати горіти понад 60 сек., згідно ДСТУ Б В.2.7-19 (тобто 60 сек. це не межа, фактично він може і не згаснути).

Температурний режим

Пінопласт витримує нагрівання, без оплавлення, приблизно до +180-200°С, але температура може бути вище або нижче зазначеної, в залежності від складу матеріалу.
Температурний інтервал застосування приблизно від -80 до + 70°С, але варто згадати, що склад матеріалу впливає на температуру застосування, так що інтервал може бути як ширше, так і вужче.

Вологопоглинання і Щільність

Матеріал має малу гігроскопічність із-за невеликої кількості відкритих пор, але при постійному зволоженні може накопичувати вологу до певного порогу. Якщо утеплювач піддати постійному зволоженню то при щільності 23.5 кг/м3 вологість за об'ємом через одну добу складе 2,4%, а через 28 днів 15,9%.
У виробі з щільністю 31.6 кг/м3 вологість за об'ємом через одну добу складе 1,4%, а через 28 днів 9,6% . Причиною тому є наявність невеликої кількості відкритих пор, головним чином між бісеринами.
Щільність матеріалу впливає на його здатність вбирати вологу, так водопоглинання виробу з щільністю 20-25 кг/м3 в 4-6 разів більше ніж у виробу з щільністю 60 кг/м3.

Теплопровідність і Щільність

Коефіцієнт теплопровідності λБ в умовах експлуатації "Б" відповідно до нормативної документації для пінопласту, в залежності від щільності, складає λБ = 0,46 .... 0,055 Вт / (м * °С). Умови експлуатації "Б" розраховані на вологість зовнішнього середовища, вони близькі до природних.
Матеріали внутрішніх конструкцій будівель (наприклад підлога всередині приміщення) з нормальним режимом експлуатації розраховуються для умов експлуатації "А".
Коефіцієнт теплопровідності λA в умовах експлуатації "А" відповідно до нормативної документації для пінопласту, в залежності від щільності, складає λA = 0,45 .... 0,036 Вт / (м * °С).
Нижче в таблиці наведені показники коефіцієнта теплопровідності λ для основної лінійки виробів .

ρ,кг/м3

λБ Вт/(м*°С)

λA Вт/(м*°С)

Плити пінополістирольні екструдовані

15

0,055

0,045

25

0,053

0,043

35

0,050

0,041

50

0,045

0,040

Полістирол з використанням вуглецевої сажі або дрібнодисперсного графіту

15

0,047

0,037

25

0,046

0,036

Переваги

Має низьку паро- і повітропроникність, не схильний до гниття. Легко обробляється. При розміщенні його у безповітряних прошарках (наприклад в стяжці або у бетоні) має дуже довгий термін експлуатації.

Недоліки

Матеріал кришиться. Практично не гнеться. Не може відводити надлишки капілярної вологи в стіновій конструкції. Схильний до дії деяких хімічних сполук, грибків. Полімер з часом старіє і починає втрачати теплоізоляційні властивості. При тривалому зволоженні накопичує вологу, вимагає ізоляції від атмосферного впливу і сонячних променів. Матеріал дуже токсичний при горінні. Також матеріал має значний коефіцієнт лінійного розширення, що перевищує наприклад показники сталі в 5 разів. Тобто від нагрівання і охолодження він збільшується і зменшується в розмірах. Така рухливість згодом призводить до усадочної деформації матеріалу і цей процес незворотній. Висока рухливість матеріалу може призвести до підвищеного тріщиноутворення настилаючої тонкої штукатурки, при використанні його на фасаді, в місцях стиків плит утеплювача.

ПРАКТИКА ЗАСТОСУВАННЯ

При проектуванні будинків я намагався вкрай мало використовувати "білий пінопласт" розміщуючи його тільки в товщі перекриття, там , де він захищений від впливу зовнішнього середовища і не піддається постійному зволоженню або критичному термічному впливу. На мій погляд, його можна використовувати вкрай обмежено, навіть за умови того, що матеріал буде дуже доброї якості.
У моїй практиці була можливість поспостерігати за його експлуатаційними характеристиками (описаними нижче), і думається, що попередньо мною був зроблений правильний висновок про сферу його застосування.
Так оглядаючи фасади однієї будівлі, на той момент вже утепленої "білим пінопластом" і оштукатуреної більше року, я виявив наступне: коли зняли частину штукатурки, бісерини пінополістиролу просто почали викочуватись з отвору, що утворився. Тобто навіть при відсутності безпосереднього впливу ультрафіолету на утеплювач, хімічні зв'язки між бісеринами все одно зруйнувались в процесі експлуатації. Це було помічено мною надалі і на інших будівлях утеплених подібним матеріалом, хоча і не на всіх.
Нещодавно, я ознайомився з незалежними дослідженнями (стаття 1, стаття 2) які показують, що погіршення фізико-механічних властивостей у такого утеплювача як "білий пінопласт" відбувається саме в процесі експлуатації. З часом порушується цілісність ребер чарунок (пор) а так само розвивається деформація стінок цих чарунок (пор). При нагріванні фасаду спекотного літнього дня навіть у захищеному матеріалі відбувається так зване термостаріння, тобто погіршення його експлуатаційних якостей і властивостей. Із-за цих та інших чинників плавно збільшується і поріг вологонакопичення.
Спираючись на вищесказане можу лише припустити, що в разі вищезгаданого фасаду, термічний вплив влітку з циклами заморозки-розморозки в холодний період року, при наявності вологи в товщі утеплювача, і призвели до порушення його цілісності.
Часто в моїй практиці зустрічались "заморожені" новобудови. На фасадах цих будівель пінополістирол часом був не захищений від зовнішнього впливу протягом деякого часу. В результаті за лічені місяці під дією ультрафіолету він перетворювався в дрібнодисперсний порошок. Тобто відбувалося різке фотостаріння (фактично в полімері дуже швидко протікали реакції окислення).
Хто живе в сільській місцевості знає, що "білий пінопласт" миші дуже люблять, матеріал, можна сказати, припав їм до смаку. Багато будинків утеплених саме таким видом утеплювача просто поїдені мишами немов короїдом.
Державний стандарт по системі блоків "термоблок" дуже довго не вводили в нормативну базу і на скільки я знаю документ так і не був введений.
Нагадаю, що в системі "термоблок" пінополістирол використовують у вигляді незйомної опалубки, тобто утеплення знаходиться і зовні і зсередини стіни.
Основною причиною затягування були результати випробувань проведених пожежниками. Експериментальний особняк згорав повністю приблизно за 15 хвилин, ну ніби це не так вже й мало для особняка. Але виявилась головна вада . Навіть при трисантиметровій армованої штукатурці стін на шляхах евакуації (цього вимагав проект нормативу) людина не змогла б евакуюватися з двоповерхового особняка. Причиною цьому була концентрація токсичних газів, що виділяються при горінні пінополістиролу, вдихаючи які, в таких кількостях, людина могла б просто загинути.
До використання пінополістиролу на фасадах пожежники висувають такі вимоги:
-пінополістирол горючий матеріал, як раніше вже було сказано, і далеко не всі вироби з нього можуть бути використані для теплоізоляції фасадів, але лише групи горючості Г1 та Г2. Пінопласти з більш низькими класами горючості не можна використовувати для утеплення фасадів. Іноді в сертифікатах відповідності присутні маркування горючості "Г2, Г3". Найчастіше це маркетинговий прийом для того, щоб зацікавити покупця, але варто знати, що у випробуваннях беруть завжди значення за найгіршим показником, тому варто орієнтуватись на найнижче значення горючості, в даному випадки це Г3. Тобто такий матеріал не придатний для утеплення фасаду так само як і матеріал з горючістю тільки Г3!
Нормативна документація регламентує наступні обмеження. Згідно ДБН В.2.6-33: 2018 "Теплова ізоляції фасадів", утеплення, яке відноситься до груп горючості Г1, Г2 з використанням фасадної штукатурки або дрібноштучних виробів з негорючих матеріалів або матеріалів Г1, допускається в оздобленні для будинків, що не перевищують висоту Н ≤ 26,5 м ( це орієнтовно до 9 поверхів). При цьому, обов'язково повинні виконуватися пояса з негорючого матеріалу (наприклад мінеральна вата) через кожні три поверхи і також обрамлення віконних і балконних прорізів, висотою не менше двох товщин теплоізоляції.
Для більш високих будівель використовуються виключно негорючі матеріали.
При умовній висоті Н ≤9 м пояса та інші заходи не виконуються.
Але є ряд типів будівель де використання цього матеріалу просто не допустимо (школи, дитячі садки тощо).
Допускається використання теплоізоляційних матеріалів з горючістю Г3, Г4 в перекриттях підлог і в інших конструкціях, але при цьому утеплювач такої горючості не повинен сполучатись із порожнинами. Більш докладно про це можна прочитати в ДБН В.1.1.7-2016 "Пожежна безпека об'єктів будівництва".

ТЕРМІН СЛУЖБИ

Виходячи з баченого мною на практиці, я відверто сумніваюсь у заявлених виробниками термінах служби.
За заявами одного з Російських наукових діячів, офіційної методики визначення довговічності пінополістиролу в зовнішніх огороджувальних конструкціях, з застосуванням його в якості теплоізоляції, на сьогоднішній день в цій державі (РФ) не існує. І коли оперують інформацією наприклад, що проведені дослідження в лабораторіях НИИСФ РААСН дають результати в 50, 60, 80 років, то це швидше за все маніпуляція або бажане бачення питання. Швидше за все нічого спільного з реальним станом речей такі дані не мають.
Багато виробників також посилаються на те, що Шведський Королівський Технологічний Інститут опублікував результати досліджень на тему "Термін служби будівельних елементів" .
У звіті йдеться про стіну на яку змонтовано EPS ( "білий пінопласт" ) під штукатурку. Так, в документі, в таблиці №4 для позиції- "Фінальне покриття" ( в описі позиції вказано "Захист штукатурки теплоізоляції") заявлений термін -60 років. Але в даному випадку не можливо сказати про який саме бренд пінопласту йдеться і чи йде мова про термін служби пінопласту або про термін служби всієї фасадної конструкції як такої, з урахуванням полімерного утеплювача.
У наукових дослідженнях д. т. н. Ю. Ясина і д. т. н. А. Лі зазначається: "На практичних прикладах пінопластів конкретних виробників показано, що довговічність зовнішніх огороджувальних конструкцій з використанням цих матеріалів варіюється від 13 до 43 років".
З урахуванням моїх практичних спостережень зазначу, що ці слова про верхню межу можна віднести лише до дуже якісного "білого пінопласту". Відмічу, що експандовані пінопласти з додаванням графіту мають трохи більший термін служби і менш схильні до старіння, але про це пізніше.

Нижче приведена рекомендована мною схема розміщення "білого пінопласту" основних щільностей в конструкції будинку (Я не рекомендував би використовувати EPS як утеплювач фасадів).

Схема розміщення білого/сірого пінопласту в конструкції будинку

Мал.5

Екструдований пінопласт

ЕКСТРУДОВАНИЙ ПІНОПОЛІСТИРОЛ

У всьому світі відомий як XPS (eXtruded PolyStyrene). Це різновид пінополістиролу з більш ефективними теплоізоляційними властивостями ніж у "білого пінопласту", XPS має свої технологічні особливості і трохи інші фізико-механічні властивості. Винайдення цього матеріалу приписують американській хімічній компанії "Dow" в 1941 році. XPS, як брендовий продукт "Styrofoam" з'явився на ринку в 1946 році. На даний момент цей матеріал під різними брендами дуже широко представлений на ринку. Вироби з нього це в основному плити різної щільності.

СИРОВИНА

Сировиною виступають гранули бісерного полістиролу, які отримують шляхом полімеризації стиролу. У процесі хімічної реакції з мономером можуть співполімерізувати різні хімічні сполуки для надання полімеру потрібних властивостей (наприклад для уповільнення старіння полімеру і т.п.). Можуть також додавати вуглецевомісткі сполуки для поліпшення теплофізичних властивостей.

ВИРОБНИЦТВО

В спеціальні ємності вносять гранули бісерного полістиролу, барвника, антипірену і інших компонентів (повний склад у багатьох фірм засекречений) для надання фінальному продукту потрібних властивостей. Під дією тиску і температури полімери починають плавити і в отриманий розплав вводять скраплений газ (CO2, так само можуть використовувати інші низькопровідні для тепла гази, такі як пентан, циклопентан, ізобутан, етанол і різні газові суміші. Відзначу також, що надмірне насичення деякими газами погіршує вогнестійкість матеріалу).
Детальніше про це читайте тут
Далі розплав переміщують до екструдеру. При переміщені розплаву до головки екструдера він продовжує насичуватися газом. На виході з екструдера, де більш низький (атмосферний) тиск, скраплений газ переходить в газоподібний стан, спінюючи полімер. Потім отриманий матеріал прокатують і обрізають.
Вироби з екструдованого пінополістиролу мають високу стійкість до впливу мінеральних агресивних середовищ, стійкі до дії слабких і сильних кислот (за винятком азотної).
Пінополістирол руйнується під дією деяких бітумних полімерів (праймер, бітумно-полімерна гідроізоляція і т.п.), ефірів, кетонів, хлорованих і ароматичних вуглеводів, при прямому впливі ультрафіолету.

Таким чином можна впевнено сказати, що по стійкості до хімічних впливів різного типу пінополістирол поступається неорганічним утеплювачам.

ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕКСТРУДОВАНОГО ПІНОПОЛІСТИРОЛУ

Горючість

Пінопласт має класи горючості від "Г1" до "Г4",
Нижче я постарався спростити складний опис групи горючості, наведений в ДСТУ Б В.2.7-19, упустивши, на мій погляд, другорядні для споживача показники.
Г1-це клас низької горючості, тобто при наявності відкритого вогню матеріал підтримує горіння, але якщо джерело вогню прибрати матеріал відразу згасає.
Г4- це клас підвищеної горючості, тут за аналогією з Г1, матеріал підтримує горіння при наявності відкритого вогню і якщо джерело вогню прибрати матеріал буде продовжувати горіти понад 60 сек., згідно ДСТУ Б В.2.7-19 (тобто 60 сек. це не межа, фактично він може і не згасати).

Температурний режим

Пінопласт витримує нагрівання, без оплавлення, приблизно до +180-200°С, але температура може бути вище або нижче зазначеної в залежності від складу матеріалу.
Температурний інтервал застосування приблизно від -80 до + 70°С, але варто згадати, що склад матеріалу впливає на температуру застосування, так що інтервал може бути як ширше, так і вужче.

Вологопоглинання

Порівнюючи із "білим пінопластом", XPS має зовсім не велику гігроскопічність через дуже малу кількість відкритих пор. Постійне намокання утеплювача не призводить до значного водопоглинання.
Так у брендових зарубіжних зразків при постійному зволоженні утеплювача щільністю 33.75 кг/м3 вологість за об'ємом через одну добу складе 0,75%, а через 28 діб як це не парадоксально 0,70%.
У вітчизняного виробу при щільністю 34,4 кг/м3 вологість за об'ємом через одну добу складе 0,98%, а через 28 днів 1,75%.
Так чи інакше це набагато менше ніж у білого пінопласту. Так що можна зробити висновок, що цей матеріал, завдяки низькому вологопоглинанню, має досить вагому перевагу щодо вже розглянутих утеплювачів.

Теплопровідність і Щільність

Умови експлуатації "Б", як ви вже знаєте, розраховані на урахування вологості зовнішнього середовища. Вони близькі до природних. Коефіцієнт теплопровідності λ, в умовах експлуатації "Б" у екструдованого пінополістиролу вище ніж у аналога ( "білого пінопласта") і в залежності від щільності складає λБ = 0,37 .... 0,049 Вт / (м * °С).
Матеріали внутрішніх конструкцій будівель з нормальним режимом експлуатації (наприклад в стяжці або у бетоні) розраховуються для умов експлуатації "А".
Коефіцієнт теплопровідності λA, в умовах експлуатації "А" у екструдованого пінополістиролу, в залежності від щільності, складає λA = 0,37 .... 0,041 Вт / (м * °С).
Відома мені на даний момент щільність виробів з XPS дорівнює 20-80 кг/м3. Найвищі показники у виробах з щільністю в межах від 20 до 50 кг/м3, причому при показниках щільності від 30 до 40 кг/м3 теплоізоляційні показники найкращі. Не існує абсолютно універсальної щільності матеріалу для всіх конструкцій в яких використовують даний тип утеплювача. У більшості випадків можна обійтися матеріалом з щільністю ρ = 30..40 кг/м3, але все залежить від навантажень при експлуатації конструкції.
У таблиці нижче наведені основні показники які визначені нормативно.
Іноді можуть вироблятись утеплювачі з використанням в них низькотеплопровідного газу або газової суміші. Але ці гази мають властивість дифундувати крізь структуру пор і заміщуються згодом повітрям. Так що, теплозахисні властивості таких утеплювачів з часом знижуються. Так само на теплоефективні властивості впливає розмір пор, чим вони дрібніші і чим більше їх на одиницю об'єму матеріалу (до певної межі), тим утеплювач буде теплоефективнішим. Суб'єктивно бажано занижувати показники теплоефективності надані виробником на упаковках і приймати табличні дані.

ρ,кг/м3

λБ Вт/(м*°С)

λA Вт/(м*°С)

Плити пінополістирольні екструдовані

20

0,041

0,039

25

0,040

0,038

30

0,039

0,037

39

0,037

0,037

50

0,043

0,038

80

0,049

0,041

Переваги

Показники паропроникності і повітропроникності вкрай малі (незначні). Матеріал не схильний до гниття і має високі теплоізоляційні показники навіть у вологому середовищі. Легко обробляється, зберігаючи свої геометричні параметри. У безповітряних прошарках (наприклад в стяжці або залитий бетоном) має досить довгий термін експлуатації.

Недоліки

Матеріал практично не гнеться. Схильний до дії деяких хімічних сполук, від деяких з них руйнується. Полімер з часом старіє, хоч і набагато повільніше ніж "білий пінопласт". Вимагає ізоляції від атмосферного впливу і тривалого впливу сонячних променів, тобто схильний до тепло- і фотостаріння як і білий пінопласт. При горінні виділяє дуже токсичні сполуки. Також матеріал має значний коефіцієнт лінійного і теплового розширення, що перевищує наприклад показники сталі в 5 разів.

ПРАКТИКА ЗАСТОСУВАННЯ

При проектуванні будинків я намагаюся використовувати його в конструкціях добре захищених від впливу чинників зовнішнього середовища. Цей матеріал використовувався мною для утеплення в основному підземної частини будівлі (підвальних і підземних конструкцій), а також верхньої частині цоколя. Його зазвичай не використовують для утеплення надземної частини стіни, (з багатьох причин) це варто робити тільки в тих місцях, де можливе скупчення вологи, наприклад кут примикання стіни до плити балкона, цоколь. Цей матеріал добре підійде для утеплення плоских покрівель, терас і також може бути в малих кількостях використаний при монтажі вікон або зовнішніх дверей.
На своєму об'єкті я оглядав екструдований утеплювач (завтовшки 5 см), що піддавався впливу прямого сонячного випромінювання протягом 5 років. На поверхні утеплювача з'явився шар дрібнодисперсного порошку завтовшки десь 0,5-1 мм, тобто цей поверхневий шар матеріалу окислився, але під ним залишився утеплювач, який на дотик і візуально не подавав ознак старіння. Такі ж спостереження я проводив і на інших об'єктах з аналогічним результатом. Для порівняння XPS з "білим пінопластом" варто зазначити, що схожі спостереження, які я проводив за "білим пінопластом" (завтовшки 5 см), при впливі сонця протягом трохи більше півроку, показали, що окислення сталося десь на третину глибини утеплювача, тобто деградація структури матеріалу була значно швидша. Зазначу, що у низькоякісного XPS показники старіння подібні до "білого пінопласту".

ТЕРМІН СЛУЖБИ

Очікуваний термін ефективної експлуатації екструдованого пінополістиролу в конструкції на даний момент у одній з компаній виробників заявлений 60 років, у інший термін служби вказано 75 років.

Нижче приведена рекомендована схема розміщення основних щільностей екструдованого пінополістиролу в конструкції будинку.

Схема розміщення єкструдованого пінопласту в конструкції будинку

Мал.6

Окрім тих вузлів, що вказані на схемі, екструдований пінополістирол можна також використовувати для утеплення монтажних зазорів вікон і дверей.

Поліізоціанурат (ПИР)

ПОЛІІЗОЦІАНУРАТ (ПІР)

Цей утеплювач закордоном відомий всім як "Polyiso" або "PIR", "IPN". Різниця між IPN і PIR в тому, що IPN це поліпшена і більш теплоефективна версія PIR. Поліізоціанурат (ПІР) на нашому ринку з'явився, як це не дивно, досить давно з кінця 80 і початку 90 років 20 століття під назвою "Ізолан-9М". Про його практичне використання мені мало що відомо. В даний час цей матеріал з'явився під різними брендами. Він виробляється в двох типах виробів:
- плити в обкладинці з композитних багатошарових матеріалів або щільної фольги;
- сандвіч панелі (найчастіше на основі IPN) які випускають в обкладинці з металевих листів.

СИРОВИНА

Сировиною для даного типу матеріалу служать хімічні реагенти метілендіфенілдіізоціанат (MDI) і поліефірний поліол (це практично ті ж реагенти які використовують для отримання пінополіуретану), а також каталізатор необхідний для протікання реакції. Як спінюючу речовини іноді використовують ізопентан, циклопентан, ізобутан, етанол, CO2, суміші цих газів і т.п.

ВИРОБНИЦТВО

Виробництво відбувається шляхом безперервного нанесення перемішаних реагентів на полотно-основу (композитний фольгований матеріал у вигляді безперервного рулону розкручується уздовж всієї виробничої лінії). Після нанесення полотно-основа рухається через спеціальну піч де відбувається екзотермічна реакція. Під температурою піна піднімається і відбувається її вулканізація, тут відбувається верхнє ламінування полотном-основою. Далі отриманий композит обрізується під певну ширину і нарізується на вироби. Буває, що отримання та нарізка ПІР відбувається без нанесення на основу, а його ламінування полотном основою відбувається після.

ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛІІЗОЦІАНУРАТУ

Горючість

Матеріал має класи горючості від "Г1" до "Г3",
Нижче я постарався спростити складний опис групи горючості наведений в ДСТУ Б В.2.7-19 упустивши, на мій погляд, другорядні для споживача показники.
Г1-це клас низької горючості, тобто при наявності відкритого вогню матеріал підтримує горіння, але якщо джерело вогню прибрати матеріал відразу згасає.
Г3- це клас підвищеної горючості, тут за аналогією з Г1, матеріал підтримує горіння при наявності відкритого вогню і якщо джерело вогню прибрати матеріал буде продовжувати горіти згідно ДСТУ Б В.2.7-19 менше 60 сек.

Температурний режим

Температурний режим роботи від -65 до +110°С.

Водопоглинання , теплопровідність і щільність

Завдяки закритій пористій структурі водопоглинання невелике. Воно становить, при постійному зволоженні виробу, з щільністю 45,4 кг/м3 через одну добу 2% за об'ємом, через 3 доби 3,65% за об'ємом, через 10 діб 3,73% за об'ємом. Це добрі показники але вони гірші ніж у екструдованого пінополістиролу.
Щільність поліізоціанурата впливає на коефіцієнт теплопровідності матеріалу.
Так для лабораторних висушених зразків при температурі 25°С і при щільності матеріалу (без обкладинки) 21-30 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності дорівнює λ = 0,030 Вт/(м * °С),
при ρ = 31-40 кг/м3 коефіцієнтом теплопровідності дорівнює λ = 0,027 Вт/(м * °С),
при ρ = 41-50 кг/м3 коефіцієнтом теплопровідності дорівнює λ = 0,035 Вт/(м * °С).
Однією з фірм виробників опубліковані результати дослідження роботи матеріалу в лабораторних умовах, а також в сухих умовах експлуатації "А" і у вологих умовах експлуатації "Б". Так ось різниця (дельта -Δ) між лабораторним зразком і умовою експлуатації "А" становить Δ λА = 0,004 Вт/(м * °С), а для умов експлуатації "Б" ця різниця становить Δ λБ = 0,009 Вт / (м * °С).
Отже приблизні розрахункові коефіцієнти теплопровідності матеріалу в умовах експлуатації "Б" при ρ = 21-30 кг/м3 можна представити як λБ = 0,039 Вт/(м * °С),
при ρ = 31-40 кг/м3 приблизний розрахунковий коефіцієнт теплопровідності дорівнює λБ = 0,036 Вт/(м * °С),
при ρ = 41-50 кг / м3 приблизний розрахунковий коефіцієнт теплопровідності дорівнює λБ = 0,044 Вт/(м * °С).
Хочу відзначити, що сам матеріал практично завжди випускається як композитна панель, що складається з утеплювача і матеріалу-обгортки з обох сторін. Матеріалом обгортки виступають листи металу або тонкого фольгованого компонента.
Важливо знати, що метал (як і скло) є абсолютною пароізоляцією. Тобто, композитний поліізоціанурат експлуатований в природному зовнішньому середовищі продовжує працювати так, немов він не знаходиться в умовах експлуатації "Б", адже металізований компонент на основних площинах захищає від руху вологи крізь товщу матеріалу. Однак варто зазначити, що і тут є межа. Матеріал не може бути абсолютно висушеним в природних умовах (його зберігають і монтують в умовах природної вологості), у нього є сорбція (здатність вбирати вологу з повітря). Матеріал як би намагається відновити вологість до природного для нього рівня. Тим самим погіршуючи свої теплоізоляційні властивості.
Отже приблизні розрахункові коефіцієнти теплопровідності матеріалу навіть у вологих зовнішніх умови можна представити на основі умов експлуатації "А".
При ρ = 21-30 кг/м3 приблизний розрахунковий коефіцієнт теплопровідності дорівнює λА = 0,034 Вт/(м * °С),
при ρ = 31-40 кг/м3 приблизний розрахунковий коефіцієнт теплопровідності дорівнює λА = 0,031 Вт/(м * °С),
при ρ = 41-50 кг/м3 приблизний розрахунковий коефіцієнт теплопровідності дорівнює λА = 0,039 Вт/(м * °С).
Ці показники при щільності 31-40 кг/м3 помітно кращі ніж у екструдованого пінополістиролу тієї ж щільності.

IPN, САНДВІЧ ПАНЕЛІ

Заявлено, що IPN (нагадаю що IPN це покращена версія PIR) в сандвіч панелі має дуже низький коефіцієнт теплопровідності λ = 0,022 Вт/(м * °С).
Багато хто посилається на те, що основна причина такого високого теплоізоляційного показника поліізоціанурат, який там використаний, є те, що IPN дуже високоіндексний.
Що ж таке високоіндексний?
Сам індекс для PIR це простіше кажучи співвідношення базових компонентів - метілендіфенілдіізоціаната (MDI) і полиола. Результатом різних комбінацій цих двох компонентів досягається більша або менша жорсткість матеріалу основи, а також разом із цим виявляється менша або більша його крихкість. В одному з досліджень жорсткого спіненого пінополіуритану було відзначено, що підвищення індексу компонентів призводить зрештою до менших міцних характеристик матеріалу, зменшення щільності матеріалу i в той же час покращує його теплоізоляційні якості та стабільність.

Індекс ізоціоната

Мал.7

Так, на малюнку 7 Ви бачите залежність щільності матеріалу від індексу. Тобто чим вище індекс, тим менша щільність. Якщо розглянути під мікроскопом даний матеріал, то зі збільшенням індексу його щільність зменшується вздовж напрямку утворення бульбашок газу (в момент протікання хімічної реакції), тобто знизу вгору ( на малюнку 7 "низ","верх" ).
Розподіл щільності піни в матеріалі обумовлено головним чином впливом гравітації, що створює велику компресію знизу. Зі збільшенням значення індексу, розтягнення стінок бульбашок збільшується, що призводить до стоншення цих стінок.
В якийсь момент реакції зростання бульбашок ускладнюється, що утримує бульбашку в певному розмірі, але СО2 продовжує роздувати і розширювати все нові і нові бульбашки. В кінцевому підсумку реакція протікаючи надає однаковий розмір бульбашкам. Зазначу, що їх розмір при різному значенні індексу не змінюється (Мал. 8) .

Індекс ізоціоната, 90,110,130

Мал.8

Іншими словами при підвищенні індексу тонше стають тільки стінки бульбашки а розмір самої бульбашки не змінюється.

У дослідженні, про яке йдеться вище, заявлена наступна закономірність:
-чим вище індекс, тим менша щільність матеріалу і кращі теплоізоляційні властивості, так як потоншення стінок пор (чарунок) призводить до зменшення передачі тепла в товщі (скелетові) матеріалу і збільшення передачі тепла випромінюванням в закритих порах (чарунках) (Мал. 9). На графіку відображено зниження теплопоровідності при підвищенні індексу, але границі щільності матеріалу,що відповідають індексу на графіку, високі і не відображають щільність IPN використовуваного для наповнення панелі. На малюнку 10 Ви бачите графік залежності теплопровідності від щільності, для малих щільностей поліізоціанурата використовуваних для виготовлення утеплювачів. Одиниці виміру теплопровідності на графіку не прив'язані до калорій, як на малюнку 9, а до Ватів але на суть це ніяк не впливає ( ккал/(м*ч*°С) = 1,163 Вт/(м*°С)). Розглянувши графік на малюнку 10 можна зробити висновок:

-надмірне зменшення щільності матеріалу призводить до погіршення його теплопровідності.

Це відбувається через те, що при над низькій щільності матеріал починає менше опиратися передачі тепла випромінюванням. Якщо щільність розглянутого матеріалу буде менше 20 кг/м3 (тобто поліізоціанурат буде дуже високоіндексних), то це тільки погіршить показники теплопровідності матеріалу.
Згідно графіка на малюнку 10 найкращі показники теплопровідності у поліізоціанурата саме при щільності 30 ... 40 кг/м3, (λ= 0,027 Вт / Вт/(м * °С)). Ця щільність так само має найкращі показники і у XPS, такий собі теплоізоляційний екстремум. Ця закономірність з щільністю стосується як органічних так і неорганічних утеплювачів, відмінність лише в тому, що у них оптимальна щільність з найкращими показниками теплоізоляційних властивостей різна.

Графік залежності теплопровідності і індекса/щільності

Мал.9

Графік залежності теплопровідності і щільності

Мал.10

1-Пінополістирол 2- Поліізоціанурат

Що ж, з індексом, яким би він не був високим, ми дійшли до останньої межі, але не досягли заявленого високого результату теплозахисту. Це означає, що індекс тут не грає першорядну роль.
Є ще один спосіб поліпшити теплоізоляційні якості поліізоціанурата - збільшити кількість закритих пор на одиницю об'єму, тобто зменшити розмір самих пор.

Оскільки чим більша кількість закритих пор на одиницю об'єму, тим кращі теплозахисні властивості матеріалу.

Хоча і ця закономірність не нескінченна. Є межа, після якої так само настає погіршення теплоізолюючих властивостей матеріалу, як і при надмірному зменшенні щільності.
На фотографіях нижче (Мал.11), зроблених під мікроскопом, ви можете бачити різницю між звичайним PIR і IPN. Тут просто очевидна різниця в розмірах чарунок (пор). У IPN вони набагато менші.

Графік залежності теплопровідності і щільності

Мал.11

Звичайний PIR, та IPN

У дуже схожому за хімічними компонентами поліуретані зменшення пор було досягнуто шляхом використання певної пороутворюючої суміші газів. Детальніше читайте тут

Отже значення λ = 0,022 Вт/(м * °С) в першу чергу досягнуто шляхом зменшення розміру закритих пор (чарунок), при оптимальному діапазоні щільності. Індекс тут відіграє другорядну роль. Нагадаю що λ = 0,022 Вт / (м * °С) це коефіцієнт теплопровідності у матеріалі в сухому стані а в умовах експлуатації "А" , λА = 0,026 Вт/(м * °С)


Наявність листів алюмінію позитивно може вплинути на поліпшення теплопровідності виробу. Хоча алюміній має дуже високу теплопровідність в товщі власного матеріалу, але він має дуже низький коефіцієнт передачі тепла випромінюванням (а це іноді від 60 до 70% від загальної теплопередачі), тобто, він створює таку собі дамбу для віддання теплової енергії в холодну пору. При всьому при цьому метал має дуже високий коефіцієнт відбиття (і діє як екран), тобто, матеріал перешкоджає (загальмовує можливість) енергії сонця, яка потрапляє на лист алюмінію випромінюванням в теплу пору року, засвоюватися. Так що, якщо листи алюмінію з обох сторін не пофарбовані фарбою, або мають покриття але на основі алюмінієвої пудри, то це ще може трохи знизити передачу тепла конструкцією сандвіч панелі.

Переваги

Володіє крім теплоізолюючих властивостей ще й звукоізоляційними властивостями. Має мале вологопоглинання, слабо паропроникний.

Недоліки

Матеріал горючий. Полімер старіє.

ПРАКТИКА ЗАСТОСУВАННЯ

У моїй практиці не було можливості використовувати цей матеріал в конструкції.

ТЕРМІН СЛУЖБИ

Очікуваний термін ефективної експлуатації поліізоціанурата в конструкції на даний момент є тільки заявлений однієї з фірм виробників 40-60 років.

Нижче приведена рекомендована схема розміщення поліізоціанурата в конструкції будівлі.

Схема розміщення IPN в конструкціїСхема розміщення поліізоціанурата в конструкції будинку

Мал.12

НЕДОЛІКИ ПОЛІМЕРНИХ УТЕПЛЮВАЧІВ В БУДІВНИЦТВІ І ЇХ ВИРІШЕННЯ

Добре відомо, що всі полімери деградують під впливом сонячного світла. Майже всі синтетичні полімери вимагають стабілізації від несприятливого впливу навколишнього середовища таких як світло, повітря і тепло.

Фото- и термостаріння це ахіллесова п'ята і полістиролу.

Тобто в полімері для досягнення довговічності необхідно уповільнити саме фото- і термостаріння.
Фотостабільність може бути досягнута хімічно, за рахунок додавання спеціальних з'єднань, так званих фотостабілізаторів .

Хімічна фотостабілізація полімерів досягається завдяки уповільненню фотохімічних процесів в полімері, які відбуваються під час опромінення його сонячним світлом. Практика показує, що коли полімер містить фотостабілізатор, швидкість його окислення значно знижується. Стабілізатори зменшують, але не повністю запобігають окисленню, тому можна очікувати, що деяка реакція буде протікати всередині стабілізованого полімеру.

Існує декілька хімічних методів фотостабілізації.
Найбільш поширеними методами хімічної фотостабілізації є поглинання УФ-випромінювання стабілізуючими компонентами і використання антиоксидантів.
Широко використовують також так зване екранування - покриття полімеру захисним шаром матеріалу для мінімізації згубного впливу сонячного світла безпосередньо на полімер.

Дія УФ-поглинача відносно проста, він взаємодіє з першою стадією процесу фотоокислення, тобто поглинає шкідливе УФ-випромінювання до того, як воно досягне фотоактивних частинок в молекулі полімеру. Таким чином енергія розсіюється , що призводить до зниження УФ-чутливості полімеру.
Антиоксиданти реагують з полімерними радикалами, зупиняючи процес деградації полімеру шляхом утворення неактивних продуктів.
Екранування діє за принципом відбиття або поглинання випромінювання екраном, розміщеним на поверхні полімеру. У разі відбивання, УФ випромінювання відбивається екраном і не досягає полімеру (такого абсолютно відбиваючого матеріалу на практиці не існує). У разі поглинання УФ випромінювання екраном, він запобігає досягненню випромінювання до основної маси полімеру і перетворює отриману таким чином енергії в менш руйнівну форму, таку як тепло. Важливим недоліком УФ екрану з поглинаючою дією є той факт, що йому потрібна певна товщина поглинання (товщина виробу) для забезпечення гарного захисту полімеру.

Термостабільність так само як і фотостабільність найчастіше досягається шляхом введення в полімер хімічних сполук, які збільшують поріг термочутливості полімеру різними методами. Екранування як метод так само може затримувати і термостаріння полімеру.

У будівельних полімерних утеплювачах, на даний момент, намагаються використовувати ті стабілізатори, які мають комплексні механізми фото- і термостабілізації і позитивно впливають на теплоізоляційні властивості матеріалу.

Одним з таких стабілізаторів, особливо для полістиролу, є вуглецева сажа "Сarbone black" або інше вуглецевомістке з'єднання графіт "Graphit".
Вуглецева сажа є напевно одним з найефективніших і поширених УФ поглиначів. Вона більш ефективно поглинає УФ випромінювання, ніж звичайні кольорові пігменти. Її висока ефективність в якості світлостабілізатора, ймовірно, обумовлена здатністю діяти і як фільтр для УФ випромінювання, і як поглинач радикалів, і як гаситель збудженого, так званого "синглетного" і "триплетного" станів полімерів. Також вуглецева сажа ускладнює термічне старіння в полістиролі (Зазначу що не у всіх полімерах вона може гальмувати термічне старіння). Детальніше читайте тут
Ще в 1948 році Макінтайр використовував вуглецеву сажу, оксид титану і алюмінієвий пудру для поліпшення теплоізолюючих характеристик екструдованого пінополістиролу, оскільки вуглецевомісткі з'єднання до всього вищесказаного діють також як атенюатори випромінювання, тобто, зменшують теплопередачу випромінюванням. Графіт навіть володіє трохи більш кращими властивостями щодо зниження теплопередачі ніж сажа.

Вуглець в пінополістиролі

Мал.13

От же якщо утеплювач має сіруватий відтінок і у своїй назві містить слова "Сarbone" або "Graphit", це означає, що полімерний утеплювач містить вуглецеві сполуки, і повинен повільніше втрачати свої теплофізичні властивості під впливом сонячного світла і тепла, а також краще чинити опір теплопередачі . (Мал.13)

Екранування більшості полімерів в будівництві обумовлено як фотостарінням так і протипожежними нормами, так як полімери горючі. Так що фотостаріння в полімерних утеплювачах завдяки екрануванню часто відходить на другий план, але актуальним завжди залишається термостаріння.
Для полегшення розуміння сказаного вище приведу приклади використання екранування.

Облицювання полімермісткої сандвіч панелі алюмінієм можна віднести до екранування в основному з відбиваючим (віддзеркалюючим) принципом дії. Коефіцієнт відбиття (віддзеркалення) алюмінію дуже високий, так що він перешкоджає засвоєнню сонячного випромінювання (Мал.14).

Сендвіч панель

Мал.14

До екранів в основному з поглинаючою дією можна віднести просте оштукатурювання поверхні пінополістиролу. (Мал. 15) Це гарні але, як показали мої практичні спостереження, описані вище в розділі "практика застосування" експандованого пінополістиролу, не достатні рішення при використанні звичайного "білого пінопласту", актуальними питаннями залишаються термостаріння і пожежонебезпека.

Утеплення стіни полістиролом

Мал.15

Деякі виробники взялись вирішити проблему пожежонебезпеки та мінімізувати термостаріння полістирольного утеплювача.
На фотографії нижче (Мал. 16) ви бачите двокомпонентні панелі із пінополістиролом і неорганічною скловатою. Скловолокнева вата в першу чергу знижує пожежонебезпеку фасаду у порівнянні з конструкцією на малюнку 15, але найважливіше це, на мій погляд, вирішення проблеми термостаріння пінополістиролу відразу двома способами, тобто використання вуглецевомісткої сполуки в складі самого полімеру і додаткове екранування скловатою, крім штукатурки.

Двокомпонентна панель: скловата, полістирол з вуглецем

Мал.16

Поки вищеописане рішення не перевірене довготривалою практикою, але це, на мій погляд, спроба наслідувати захист, що використовуються тривалий час у багатьох полімерах, і бажання перенести його в будівельну сферу. Іншими словами є потреба збільшити термін служби полімерних утеплювачів і зробити їх конкурентоспроможними в певних сферах застосування, де незаперечна перевага у неорганічних утеплювачів.

ПІСЛЯМОВА (ВИСНОВОК)

Ознайомивши Вас зі сферами застосування утеплювачів, по суті питання хочеться щоб читач для себе уяснив три важливі речі:

1. Використовувати органічний (полімерний) утеплювач потрібно там де без нього обійтися неможливо або в процесі експлуатації він буде більш прийнятний (плоска покрівля, фундамент, перекриття). При утеплені надземних частин стін намагайтеся використовувати неорганічний паропроникний утеплювач, незважаючи навіть на менш високу теплоефективність.

Високі теплоізоляційні характеристики полімерних утеплювачів досягаються за рахунок фізичних властивостей зворотною стороною яких є низька паро- і вологопроникність. Стіна ж для нормальних санітарно-гігієнічних умов конструкції повинна "дихати", В іншому випадку швидше за все вам буде потрібна якісна вентиляційна система з функцією видаленням надлишку вологи.

2. На скатних покрівлях і горищах краще так само використовувати неорганічний утеплювач, оскільки матеріал утеплення не завжди розміщується в товщі конструкції і може знаходитись у шарах де є доступ до повітря, що в першу чергу заборонено пожежними вимогами для груп горючості Г3, Г4. Також матеріал повинен бути стійким до окислення (при постійному контакті з повітрям), чого не можуть повністю забезпечити полістирольні утеплювачі навіть при наявності хімічних стабілізаторів. Останнє зменшує термін ефективної експлуатації полістирольних утеплювачів.

В добавок зазначу , що всі полімерні утеплювачі мають мінімальну групу горючості Г1, а продукти їх горіння в основному токсичні.

3. На якості утеплювача краще не економити, тому що потім б'є або "по кишені" (в кращому випадку), або по здоров'ю.

Багато випадків коли неякісні мінераловатні утеплювачі через неправильну пропорцію компонентів зв'язуючого були токсичні (це відчувається ще при укладанні). Або при експлуатації неякісних мінераловатних утеплювачів волокна просто зітліли. Так само неякісні пінопласти часом продуктами свого розпаду впливали на здоров'я людини, особливо до останнього чутливі діти.

Я навмисне не зупинявся на пінополіуретані який задувається по місцю і ековаті.
Пінополіуретан це продукт хімічної реакції, там немає температурного довершення реакції (вулканізації), після нанесення, і компоненти змішуються не надточним дозатором комп'ютера а часом вручну, хто пам'ятає завдання з шкільного курсу хімії на визначення без залишкової реакції розуміє про що я. Адже мова йде часом не про грами а про міліграми.
Ековата це продукт який не фіксується у виріб за допомогою зв'язуючого а значить схильний до усадки в процесі експлуатації.


Нагадаю, чим менше значення "λ", тим кращі теплоізоляційні властивості матеріалу.

Зведена таблиця найкращих теплоізоляційних характеристик матеріалів

Найменування

λБ,  Вт/(м*°С)

ρ , кг/м3

Вологопоглинання
за об'ємом , %

Вогнестійкість

Мінеральна вата

0,040

70

≤ 3

НГ

Скловата

0,047

20

≤ 20

НГ

Піносткло

0,061

160

≤ 4

НГ

STYROPOR "Білий пінопласт"
/
NEOPOR "Сірий пінопласт"

0,045

 

0,046

50

 

25

≤ 4

 

≤ 15,9

Г1-Г4

 

Г1-Г4

Екструдорований пінопласт

0,037

39

≤ 1,75

Г1-Г4

Поліізоцианурат PIR

λА= 0,031

30-40

*

Г1-Г3

сандвіч панелі з IPN

λА= 0,026

40

*

Г1

*- Так як у матеріала примусово обмежують вологопоглинання ці показники не доречні.

Отже маючи знання про вищеописані утеплювачі можна сміливо використовувати їх для утеплення власного будинку. І не дивлячись на велику кількість суб'єктивної інформації в мережах, сподіваюсь, що тепер Ваше рішення про вибір матеріалу не буде основуватись лише тільки на рекламі і думках зацікавлених осіб. Мені ж, як архітектору, хочеться відзначити, що неграмотне застосування утеплювачів у вузлах конструкції може звести нанівець всі витрати і капіталовкладення на утеплення будинку.

Дата видання: 24.01.2019

Наші партнери

з питань вентиляції та кондиціювання

Альтен система

з питань оснащення віконними та дверними констукціями

Укрфасадбуд
 

Litinsky and litinsky.com
 

© Всі права захищені.