Теплопроводность пенополистирола и пенопласта

Особенности разных утеплителей

К утеплителям, произведенным из:

  1. Минерального сырья — относятся стекловата, базальтовая вата и пеностекло.
  2. С использованием растительного сырья – пробковые, целлюлозная вата и древесные материалы.
  3. На пике же популярности находятся утеплители, произведенные из полимеров – пенопласт, экструдированный пенополистирол и вспененный полиэтилен.

Проведем сравнение и выберем то, что нам наиболее подойдет. Сравнивать будем такие характеристики, как теплопроводность, плотность, способность к впитыванию влаги в процентах от объема, огнестойкость и ориентировочную цену за квадратный метр.

Для удобства расположим их в таблице

Характеристика Теплопроводность

Вт/м*К

Плотность

кг/м3

Впитывание влаги Огнестойкость

класс

Цена

Руб.

Базальтовая вата 0,038-0,5 20-180 30-20 НГ 160-800
Пенопласт 0,037-0,042 10-50 2-3 Г1-Г2 72-240
Вспененный полиэтилен 0,038-0,045 25-200 До 1 Г1-Г2 40-240
Экструдированный пенополистирол 0,027-0,035 15-80 1-3 Г1-Г2 1200-2400
Древесноволокнистые плиты 0,06-0,08 100-400 До 50 Г3-Г4 160-400

Известно, чем у материала ниже плотность, и теплопроводность, тем изоляционные свойства лучше.

По этим характеристикам нас больше всего удовлетворяют пенопласт, экструдированный пенополистирол и вспененный полиэтилен, те утеплители, которые относятся к виду полимерных материалов. Анализируя составленную таблицу, видно, что и по другим критериям они удовлетворяют запросы, так как не пропускают влагу и имеют низкий пожароопасный класс. Многие группы товаров покупателю известны на протяжении нескольких десятков лет, но есть и не очень знакомые, например, экструдированный пенополистирол или вспененный полиэтилен, и потому вызывающие сомнения.

Старый, добрый пенопласт…

Пенопласт – один из наиболее знакомых материалов в России. Он более чем на 90 % состоит из воздуха, не подвержен воздействию влаги, не выделяет вредных веществ, долговечен. Как же он производится? Технология довольно проста: полимерные гранулы загружают в специальный пенообразователь, где они порядка 5 минут подвергаются воздействию пара, имеющего температуру более 100 градусов, затем, уже вспененные гранулу сушатся и несколько часов выдерживаются в теплом воздухе.

Затем, высушенные гранулы засыпаются в форму, в которой последовательно создается вакуум, подается пар и проводится механическое давление, практически выпекание, после чего закрепляется эффект резким охлаждением. Далее материал выдерживается, а потом режется на куски, поступающие в продажу, в таком виде мы и покупаем пенопласт. Все очень просто. Выпускается пенопласт на территории Российской Федерации, в Москве существует несколько заводов этой продукции, кроме того имеются филиалы в других городах, что позволяет обеспечить рынок собственной продукцией.

Наибольшей популярностью пользуются листы пенопласта, толщиной в 50 мм, что соответствует 85 мм кирпича. Следовательно, для утепления стен или постройки каркасных домов пенопласт является прекрасным вариантом. Сложенные вместе 2 листа пенопласта и сдвинутые относительно друг друга, дадут тепло, соответствующее кирпичной кладке, выполненной в длину. При этом, конструкция, построенная с использованием пенопласта будет легкой и не дорогой.

Полиэтилен в новом качестве

Вспененный полиэтилен производится по технологии вспенивания и закрепления.

Но его существенным недостатком можно считать, что толщина не превышает нескольких миллиметров.

Знакомство с экструдированным пенополистиролом

Что же представляет собой предмет, имеющий такое непривычное и трудно выговариваемое название, как экструдируемый пенополистирол? В общем-то ничего страшного. Если в двух словах, то это пенопласт, (это название более привычно для ушей русского человека), изготовленный по особенной, совершенно другой и более сложной технологии. Основой для изготовления служат полимеры и обрабатываются в экструдере. Еще одно страшное слово, но каждому похожее оборудование встречалось в жизни.

Если не принимать в расчет проходящее в процессе производства нагревание, то само устройство будет напоминать мясорубку. А вообще, экструдеры применяются во многих сферах производства, в том числе пищевой. Так, например, производятся пельмени или злаковые хлопья и кукурузные палочки. Но мы, же не боимся давать их нашим детям.

Полимеры вспениваются под воздействием паров низкокипящих жидкостей, нагреваются и как результат – увеличиваются в размере, образуя гранулы. Далее они при нагревании расплавляются и именно в таком вязком состоянии смешиваются с вспенивающим агентом, и выдавливаются в экструдере.

Полученное вещество не имеет пустот и, следовательно, от одной ячейки к другой не проникают ни воздух, ни вода. Структура получается равномерная, с закрытыми порами и не имеющая внутри пустот, что позволяет ее впоследствии разрезать без боязни порчи материала, так как деформироваться могут только открытые ячейки, то есть края. Это и есть экструдированный пенополистирол. Полистирол выпускается разной толщиной, от 20 до 200 мм.

Конечно, чем больше толщина утеплителя, тем и выше его цена. В большой толщине иногда нет необходимости, достаточно от 30 до 50 или 80 мм в зависимости от климата. Что бы определить нужную толщину пенополистирола, надо помнить, что 50 мм пенополистирола по теплопроводности равны 75 мм кирпича.

Приятно осознавать, что наравне с европейскими и американскими производителями качественный пенополистирол выпускают и в России. Фирма «Пеноплекс» работает в восьми городах страны, обеспечивая рынок строительных материалов технологичным утеплителем, изготовленным из экструдированного пенополистирола.

Сравнение характеристик показало, что учитывая теплопроводность, долговечность и цену, наилучшими утеплителями в местах, имеющих соприкосновение с водой, а в особенности фундамента, является пенополистирол, для экономии средств, где степень пожарной опасности не велика, можно использовать пенопласт, а уж стекловату и древесноволокнистые плиты, желательно вообще не использовать.

Получается, что с использованием пенопласта, пенополистирола и другой высокотехнологичной продукции, можно сделать свой дом теплым и без применения толстых бревен.

Пенопласт — современный теплоизоляционный и упаковочный материал, имеющий вспененную структуру — миллиарды пузырьков воздуха заключены в оболочку из тончайшего пенополистирола и надежно спаяны между собой. Пенопласт не впитывает влагу, не подвержен воздействию грибка и бактерий и устойчив к старению. В производстве пенополистирола не применяется фреон, оказывающий вредное влияние на окружающую среду. Он экологически безопасен и применяется для упаковки товаров народного потребления. Пенопласт демонстрирует высокую устойчивость при контакте с различными агрессивными средами: известью, солевыми растворами, цементом, щелочами, ангидридом, спиртами, силиконовыми маслами, водорастворимыми красками и клеями. Пенополистирол может в течение непродолжительного времени выдерживать температуру до 110°С (к примеру, при покрытии слоем горячего битума). В то же время он относится к группе сгораемых материалов, поэтому, как правило, при использовании в строительстве пропитывается антипиреном, придающим ему способность самозатухания. Основным достоинством этого материала является низкая теплопроводность.

То, что производство пенопласта (пенополистирола) весьма не дорого, а конечный продукт обладает большой конструкционной гибкостью и замечательными изоляционными и механическими свойствами, обуславливает широкое применение этого материала во многих отраслях промышленности. Прежде всего, это незаменимый теплоизоляционный материал для использования в строительстве и производстве строительных материалов. Пенопласт (пенополистирол) применяется для теплоизоляции кровель, стен, фундаментов, устройства теплого пола. Здесь помимо низкой теплопроводности большое значение имеют такие свойства, как устойчивость к впитыванию влаги, экологическая безопасность, способность нести значительную механическую нагрузку и высокая устойчивость к химическим веществам, применяемым в строительстве. Все чаще пенополистирол (пенопласт) используют для защиты от промерзания телефонных линий и заглубленных кабелей электропитания, вентиляционных каналов, водопроводных и канализационных труб. Это объясняется тем, что, благодаря эффективной теплоизоляции при помощи этого материала, коммуникации можно прокладывать на меньшей глубине, экономя значительные средства на производстве земляных работ. Еще одна сфера применения пенопласта (пенополистирола) — производство холодильного и морозильного оборудования (ларей, витрин, емкостей, вагонов-холодильников) и строительство складских помещений (для хладокомбинатов).

Коэффициент теплопроводности плит пенопласта

Утепление дома можно провести различными способами, например, с помощью пенопласта, который отличается высокими эксплуатационными характеристиками. К ним относятся: практичность, экологичность, небольшой вес, простота монтажа, невосприимчивость к перепадам температуры, а также доступная цена. Но главное преимущество — низкая теплопроводность пенопласта, позволяющая добиться отличного энергосбережения.

От чего зависят характеристики материала?

На способность проводить тепло влияет немало факторов, в частности:

  • Толщина слоя. Иногда, чтобы добиться качественного энергосбережения, приходится применять большое количество изоляции. К примеру, теплопроводность пенопластовых плит 5 см будет ниже, чем 1 см при одинаковых показателях плотности.
  • Строение. Пористая структура приводит к усилению изоляционных свойств, ведь в ячейках содержится воздух, прекрасно сохраняющий тепло.
  • Влажность. Плиты во время хранения нужно оберегать от воздействия влаги. Связано это с тем, что жидкость не слишком благоприятно влияет на характеристики теплоизоляционных пенопластов: чем больше её скапливается, тем хуже.
  • Средняя температура слоя. Её увеличение приводит к ухудшению эффективности использования изолятора.

Виды пенопласта и их показатели
На строительном рынке представлено огромное количество плит утеплителей. В целом, полистерольный пенопласт имеет низкую теплопроводность, но она меняется в зависимости от его вида. Примеры: листы с маркировкой ПСБ-С 15 обладают плотностью до 15 кг/м3 и толщиной от 2 см, при этом, описываемый показатель составляет до 0,037 Вт/(м*К) при температуре окружающей среды 20-30 °С. Его значение для листов 2-50 см с маркировкой ПСБ-С 35, плотностью не более 35 кг/м3 и 16-25 кг/м3 маркировки ПСБ-С 25 того же размера — 0,033 Вт/(м*К) и 0,035 Вт/(м*К) соответственно.

Лучше всего зависимость теплопроводности утеплителя из пенопласта от его толщины прослеживается при его сравнении с различными материалами. Так, лист 50-60 мм заменяет в два раза больший объём минеральной ваты, а 100 мм эквиваленты 123 мм вспененного пенополистирола, имеющего примерно схожие характеристики. Сильно проигрывает и базальтовая вата. А вот теплопроводность Пеноплекса несколько ниже, чем у пенопласта: для того, чтобы получить нормальные температурные условия в помещении, потребуется 20 и 25 мм соответственно.

Как определить, какие листы покупать?

Чтобы наиболее эффективно применить тот или иной способ изоляции, необходимо выбрать правильные размеры материала. Расчёты выполняются по следующему алгоритму:

  • Узнать общее теплосопротивление. Это неизменная величина, которая зависит от климата в конкретном регионе. Например, для южных областей России она равняется 2,8, а для Средней полосы — 4,2 кВт/м2.
  • Вычислить теплосопротивление самой стены по формуле R = p / k, что можно сделать, зная её толщину (р) и коэффициент способности проводить тепло (k).
  • Исходя из постоянных показателей, узнать, какое значение сопротивления должно быть у изоляции.
  • Вычислить требуемую величину по формуле p = R * k, где R — значение из предыдущего шага, а k — расчетный коэффициент теплопроводности для пенопласта.

В качестве примера стоит выяснить, какой необходим слой плит, имеющих плотность 30 кг/м3 для стены в один кирпич (около 0,25 м) в одном из южных регионов. Общее теплосопротивление не должно быть меньше 2,8 кВт/м2, притом, что коэффициент, определяемый по специальным таблицам, составляет 0,047 (Вт/м*к). Теперь нужно узнать другие параметры.

Коэффициент для силикатного кирпича k = 0,7 (Вт/м*к). Следует вычислить его теплосопротивление:

R = 0,25 / 0,7 = 0,36 (кВт/м2).

Тот же показатель рассчитывается и для утеплителя:

R = 2,8 – 0,36 = 2,44 (кВт/м2).

Остаётся узнать толщину изоляционного слоя:

p = 2,44 * 0,047 = 0,11 м.

Также можно вычислить это значение для других условий, например, для стены 0,51 м подходит изоляция в 70 мм. Таким образом, при подборе необходимых размеров пенопласта, экономится время и средства на укладку стены. Так, 10 см материала плотностью 15-17 кг/м3 заменяет кладку в один кирпич, а если взять более плотные листы, это позволит обойтись без двух рядов камня. Традиционно считается, что 2 см утеплителя эквивалентны около 50 см кирпича.

Пенополистирольные плиты, именуемые в просторечье пенопласт – это изоляционный материал, как правило, белого цвета. Изготавливают его из полистирола термального вспучивания. На вид пенопласт представлен в виде небольших влагостойких гранул, в процессе плавления при высокой температуре выплавляется в одно целое, плиту. Размеры частей гранул считаются от 5 до 15 мм. Выдающаяся теплопроводность пенопласта толщиной 150 мм, достигается за счет уникальной структуры – гранул.

У каждой гранулы есть огромное количество тонкостенных микро ячеек, которые в свою очередь во много раз повышают площадь соприкосновения с воздухом. Можно с уверенность сказать, что пенопласт практически весь состоит из атмосферного воздуха, приблизительно на 98%, в свою очередь этот факт являет собой их предназначение – теплоизоляция зданий как снаружи, так и внутри.

Всем известно, еще из курсов физики, атмосферный воздух, является основным изолятором тепла во всех теплоизоляционных материалах, находится в обычном и разреженном состоянии, в толще материала. Тепло-сбережение, основное качество пенопласта.

Как было сказано раньше, пенопласт практически на 100% состоит из воздуха, а это в свою очередь определяет высокую способность пенопласта сохранять тепло. А связанно это с тем, что у воздуха самая низкая теплопроводность. Если посмотреть на цифры, то мы увидим, что теплопроводность пенопласта выражена в промежутке значений от 0,037Вт/мК до 0,043Вт/мК. Это можно сопоставить с теплопроводность воздуха — 0,027Вт/мК.

В то время как теплопроводность популярных материалов, таких как дерево (0,12Вт/мК), красный кирпич (0,7Вт/мК), керамзитная глина (0,12 Вт/мК) и других, используемых для строительства, намного выше.

Высокий уровень энергосбережения пенопласт обеспечивает за счет низкой теплопроводности. Например, если построить стену из кирпича толщиной 201 см или воспользоваться древесным материалом толщиной 45 см, то для пенопласта толщина составит всего на всего 12 см для определенной величины энергосбережения.

Поэтому самым эффективным материалом из немногих для теплоизоляции наружных и внутренних стен здания принято считать пенопласт. Затраты на отопление и охлаждение жилых помещений значительно сокращаются благодаря применению пенопласта в строительстве.

Превосходные качества пенополистирольных плит нашли свое применение и в других видах защиты, например: пенопласт, так же служит для защиты от промерзания подземных и наружных коммуникаций, за счет чего их эксплуатационный срок увеличивается в разы. Пенопласт применяют и в промышленном оборудовании (холодильные машины, холодильные камеры) и в складских помещениях.

А что же покупать?

На рынке строительных материалов представлен огромный выбор пенополистирольных плит. Высокая теплопроводность плит утеплителей зависит от их вида. Например: лист пенопласта ПСБ-С 15 обладает до 15 кг/м3 плотностью и 2 см толщиной. Для листа от 2-х до 50 см плотность составляет не более 35 кг/м3. При сравнении пенопласта с другими подобными материалами можно легко проследить зависимость теплопроводности пенополистирольных плит от его толщины.

Так, например: теплопроводность пенопласта 50 мм, больше в два раза, чем у минеральной ваты такого же объема, в таком случае теплопроводность пенопласта, толщина 150 мм, вообще в 6 раз превысит эти показатели. Базальтовая вата, тоже очень сильно проигрывает пенопласту.

Для того чтобы применить один из способов изоляции, необходимо верно выбрать габариты материала. По следующему алгоритму можно выполнить расчет:

  • Необходимо уточнить общее тепло-сопротивление. Эта величина зависит от региона, в котором необходимо выполнить расчет, а именно от его климата.
  • Для вычисления тепло-сопротивления стены можно воспользоваться формулой R=p/k, где ее толщина равна значению р, а k-коэффициент теплопроводности пенопласта.
  • Из постоянных показателей можно сделать вывод, какое сопротивление должно быть у изоляции.
  • Нужную величину можно вычислить по формуле р=R*k, найти значение R можно исходя из предыдущего шага и коэффициента теплопроводности.

Записи созданы 1177

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх