А. БОРИСОВ («КОРПОРАЦИЯ ТЕХНОНИКОЛЬ»). ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ...
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Эффективность строительной изо ляции, как правило, определяет ся не только:
– толщиной, когда «слой теплои золяционного материала (ТИМ) дол жен быть минимальным для сохране ния пространства»;
– высокой прочностью на сжатие, когда «качественная теплоизоляция (ТИ) должна выдерживать высокие нагрузки»;
– водопоглощением, когда «мате риал, не впитывающий воду, не раз лагается со временем и не подверга ется влиянию грибков и плесени». Безусловно, эти параметры важ ны для современной изоляции, но все же ключевая характеристи ка любого теплоизоляционного ма териала
– способность хранить теп ло. И чем эффективнее эта способ ность
– тем лучше. Однако, так или иначе, мы стал киваемся с одной интересной про блемой
– как же всё‑таки ведут себя материалы с течением времени, ведь как говорится в одной небезызвест ной песне «ничто не вечно под лу ной». Разберемся на примере яче истых пластиков, при производстве которых применяются вспенивающие газы, обладающие низким коэффи циентом теплопроводности. Одна из составляющих тепло проводности для ячеистых матери алов
– теплопроводность газа, кото рый за счет диффузных процессов так или иначе улетучивается из пор материала, а на его место приходит окружающий воздух, который имеет теплопроводность несколько хуже. То есть со временем в результате га зозамещения может происходить по теря теплопроводности. Как известно, наилучшей тепло проводностью обладают плиты, толь ко что выпущенные с конвейера, по А. БОРИСОВ, руководитель технической службы направления «Теплоизоляционные материалы PIR», «Корпорации Технониколь» скольку в них содержание вспенива ющих газов максимально. И именно этим лучшим показателем теплопро водности недобросовестные произво дители очень часто пользуются, вводя в заблуждение потребителей. Но так или иначе в процессе эксплуатации или хранения, часть этих легких газов диффундирует и на их место приходит более тяжелый, более теплопрово дный окружающий воздух. Диффузные процессы достаточно подробно изучены в научной сфере, доказательством чему являются мно гочисленные статьи, трактаты и до клады о старении теплоизоляцион ных материалов. Большинство этих трудов легло в основу нормативной документации на тот или иной вид ТИМ. Согласно ГОСТ Р 56590–2016 [1], ГОСТ 32310–2012 [2] и ГОСТ Р 56148–2014 [3]: «Декларируемые значения тер мического сопротивления и тепло проводности изделия являются рас четными значениями данных по казателей в течение экономиче ски целесообразного срока службы в нормальных условиях, подтверж денные измеренными значениями в лабораторных условиях». То есть фактически все произво дители обязаны декларировать пока затель теплопроводности с учетом старения
– процесса искусственно го, ускоренного состаривания ма териала в лабораторных условиях, с последующей проверкой его те плопроводности. Задача состарива ния
– «выгнать» как можно больше вспенивающего газа, смоделировав тем самым диффузные процессы в процессе эксплуатации или хране ния материала. Для каждого вида ТИ способы старения свои особенные. Для одних: «испытанию подвергают изделия через 90 дней после их изготовления и выдержки при температуре (23±2) °С и относительной влажности воз духа (50±5) %. А сама сущность ме тодики старения заключается в раз резании образца на отдельные слои по 10 мм каждый для увеличения ин тенсивности газообмена и имитации продолжительного срока эксплуата ции. При этом каждый вырезанный слой образца должен быть выдержан при температуре (23±2) °С и относи тельной влажности воздуха (50±5) % в течение 30–90 сут.» Для других видов ТИ: «Метод старения применяют для изделий с закрытыми порами, ко торые изготовляют с применением высокомолекулярных вспенивающих агентов, таких как углеводороды (на пример, пентан) и фторпроизводные углеводородов (например, HFC 134а, 245fa, 227еа, 365mfc). Указанные вспенивающие агенты, сохраняющие ся в изделии в течение периода вре мени, превышающего гарантийный срок, указанный в информации на ма териал, называют «перманентными». Их можно применять в сочетании друг с другом и с диоксидом углерода СО2. Диоксид углерода СО2 не являет ся «перманентным» вспенивающим агентом и, как правило, быстро выво дится из изделия. Теплотехнические показатели изделий после старения определяют посредством введения воздуха и выведения СО2, если гер метичная облицовка не препятствует этим двум процессам. Измерение теплопроводности проводят для изделия, включая обли цовку. Образцы изделий выдержива ют в течение (175±5) сут. при темпе ратуре (70±2) °С». Данные методы позволяют про гнозировать средний показатель старения за 25 лет. Однако, одной из крупнейших ассоциаций произво дителей пенополиуретанов «PU Europe » были проведены исследования PIRизоляции, изготовленной около 28 и 33 лет назад [4, 5]. Испытуемый образец 1 был ото бран в апреле 2010 года и являлся частью полиуретановой плиты в со ставе слоя изоляции, проложенного в 1982 году поверх стропил двускат ной крыши небольшого индивидуаль ного жилого дома. Испытуемый образец 2 был ото бран в сентябре 2011 года с плоской крыши школы, закрытой на ремонт. Результаты исследований представ лены в таблицах 1 и 2. Исследование института FIW подтвердило, что образцы полиу ретановой теплоизоляции «не име ют существенных повреждений» и «по‑прежнему без дефектов». Кро ме того, «теплоизоляционные плиты после 28 и 33‑летнего срока эксплу атации являются полностью функци ональными и по‑прежнему достигают всех своих заявленных параметров и показателей». При этом измене ния показателей теплопроводности не превысили декларируемых уров ней. А показатели прочности стали даже больше на 39% и 51% соответ ственно. Что же касается российских про изводителей пенополиизоцианура тов и пенополиуретанов, то в Рос сии эти материалы известны не так давно, поэтому оценить теплоизоля ционные свойства этих ТИМ в про должительном периоде достаточно проблематично. Однако некоторые работы по исследованию все‑таки проводятся. Так, например, ассоциа цией «НАППАН» были проведены ис следования PIRплит, произведенных около 5 лет назад [6, 7]. Исследуе мый образец представлял собой пли ту из пенополиизоцианурата (PIR), облицованную с 2‑х сторон алюми ниевой фольгой и изготовленную 05.11.2003 г. Сравнительные резуль таты теплопроводности плит пред ставлены в таблице 3. Как видно из результатов, тепло проводность осталась практически на том же уровне, что и при выпуске. Выводы: Диффузные процессы так или иначе влияют на теплоизоля ционные свойства материала и, как правило, не в лучшую сторону. Однако для того чтобы гарантиро вать потребителям высокое качество продукции, добросовестные произво дители декларируют эти показатели с учетом старения, т. е. заранее про изводят искусственное состаривание материала, имитируя продолжитель ный срок эксплуатации. Безусловно, потеря теплопрово дности существует и это факт нель зя отрицать. Другое дело, что тепло проводность должна быть честной и не вводить в заблуждение потреби телей. То есть как минимум при де кларировании и заявлении своих луч ших показателей необходимо учиты вать необратимые процессы старе ния. От диффузии, к сожалению, очень сложно защититься, однако на рынке строительной изоляции все же можно встретить уникальные образцы, на пример, плиты так называемой ва куумной теплоизоляции. Но и стои мость этих плит непомерно высока. Самый простой вариант сохра нения газов в теле теплоизоляции или защиты материала от диффузных процессов
– использование специальных мембран и покрытий, препятству ющих выходу газа. Например, фольга, которая является облицовочным сло ем PIRплит. А она, как известно, яв ляется практически идеальным паро изоляционным материалом. Литература: 1. ГОСТ Р 56590–2016 «Плиты на ос нове пенополиизоцианурата те плозвукоизоляционные. Техниче ские условия»; 2. ГОСТ 32310–2012 «Изделия из экс трузионного пенополистирола XPS теплоизоляционные промышленного производства, применяемые в строи тельстве. Технические условия»; 3. ГОСТ Р 56148–2014 «Изделия из пе нополистирола ППС (EPS) теплоизо ляционные, применяемые в строи тельстве. Технические условия»; 4. Durability of polyurethane insulation products. PU EUROPE excellence in insulation
– Factsheet n° 16 5. Долговечность полиуретано вых теплоизоляционных продук тов. PU EUROPE excellence in insulation
– Информационная бро шюра № 16 (перевод) 6. Протокол № 17 от 11.12.2003 7. Протокол № 0 6 / 1 8 ТТ от 25.04.2018
– толщиной, когда «слой теплои золяционного материала (ТИМ) дол жен быть минимальным для сохране ния пространства»;
– высокой прочностью на сжатие, когда «качественная теплоизоляция (ТИ) должна выдерживать высокие нагрузки»;
– водопоглощением, когда «мате риал, не впитывающий воду, не раз лагается со временем и не подверга ется влиянию грибков и плесени». Безусловно, эти параметры важ ны для современной изоляции, но все же ключевая характеристи ка любого теплоизоляционного ма териала
– способность хранить теп ло. И чем эффективнее эта способ ность
– тем лучше. Однако, так или иначе, мы стал киваемся с одной интересной про блемой
– как же всё‑таки ведут себя материалы с течением времени, ведь как говорится в одной небезызвест ной песне «ничто не вечно под лу ной». Разберемся на примере яче истых пластиков, при производстве которых применяются вспенивающие газы, обладающие низким коэффи циентом теплопроводности. Одна из составляющих тепло проводности для ячеистых матери алов
– теплопроводность газа, кото рый за счет диффузных процессов так или иначе улетучивается из пор материала, а на его место приходит окружающий воздух, который имеет теплопроводность несколько хуже. То есть со временем в результате га зозамещения может происходить по теря теплопроводности. Как известно, наилучшей тепло проводностью обладают плиты, толь ко что выпущенные с конвейера, по А. БОРИСОВ, руководитель технической службы направления «Теплоизоляционные материалы PIR», «Корпорации Технониколь» скольку в них содержание вспенива ющих газов максимально. И именно этим лучшим показателем теплопро водности недобросовестные произво дители очень часто пользуются, вводя в заблуждение потребителей. Но так или иначе в процессе эксплуатации или хранения, часть этих легких газов диффундирует и на их место приходит более тяжелый, более теплопрово дный окружающий воздух. Диффузные процессы достаточно подробно изучены в научной сфере, доказательством чему являются мно гочисленные статьи, трактаты и до клады о старении теплоизоляцион ных материалов. Большинство этих трудов легло в основу нормативной документации на тот или иной вид ТИМ. Согласно ГОСТ Р 56590–2016 [1], ГОСТ 32310–2012 [2] и ГОСТ Р 56148–2014 [3]: «Декларируемые значения тер мического сопротивления и тепло проводности изделия являются рас четными значениями данных по казателей в течение экономиче ски целесообразного срока службы в нормальных условиях, подтверж денные измеренными значениями в лабораторных условиях». То есть фактически все произво дители обязаны декларировать пока затель теплопроводности с учетом старения
– процесса искусственно го, ускоренного состаривания ма териала в лабораторных условиях, с последующей проверкой его те плопроводности. Задача состарива ния
– «выгнать» как можно больше вспенивающего газа, смоделировав тем самым диффузные процессы в процессе эксплуатации или хране ния материала. Для каждого вида ТИ способы старения свои особенные. Для одних: «испытанию подвергают изделия через 90 дней после их изготовления и выдержки при температуре (23±2) °С и относительной влажности воз духа (50±5) %. А сама сущность ме тодики старения заключается в раз резании образца на отдельные слои по 10 мм каждый для увеличения ин тенсивности газообмена и имитации продолжительного срока эксплуата ции. При этом каждый вырезанный слой образца должен быть выдержан при температуре (23±2) °С и относи тельной влажности воздуха (50±5) % в течение 30–90 сут.» Для других видов ТИ: «Метод старения применяют для изделий с закрытыми порами, ко торые изготовляют с применением высокомолекулярных вспенивающих агентов, таких как углеводороды (на пример, пентан) и фторпроизводные углеводородов (например, HFC 134а, 245fa, 227еа, 365mfc). Указанные вспенивающие агенты, сохраняющие ся в изделии в течение периода вре мени, превышающего гарантийный срок, указанный в информации на ма териал, называют «перманентными». Их можно применять в сочетании друг с другом и с диоксидом углерода СО2. Диоксид углерода СО2 не являет ся «перманентным» вспенивающим агентом и, как правило, быстро выво дится из изделия. Теплотехнические показатели изделий после старения определяют посредством введения воздуха и выведения СО2, если гер метичная облицовка не препятствует этим двум процессам. Измерение теплопроводности проводят для изделия, включая обли цовку. Образцы изделий выдержива ют в течение (175±5) сут. при темпе ратуре (70±2) °С». Данные методы позволяют про гнозировать средний показатель старения за 25 лет. Однако, одной из крупнейших ассоциаций произво дителей пенополиуретанов «PU Europe » были проведены исследования PIRизоляции, изготовленной около 28 и 33 лет назад [4, 5]. Испытуемый образец 1 был ото бран в апреле 2010 года и являлся частью полиуретановой плиты в со ставе слоя изоляции, проложенного в 1982 году поверх стропил двускат ной крыши небольшого индивидуаль ного жилого дома. Испытуемый образец 2 был ото бран в сентябре 2011 года с плоской крыши школы, закрытой на ремонт. Результаты исследований представ лены в таблицах 1 и 2. Исследование института FIW подтвердило, что образцы полиу ретановой теплоизоляции «не име ют существенных повреждений» и «по‑прежнему без дефектов». Кро ме того, «теплоизоляционные плиты после 28 и 33‑летнего срока эксплу атации являются полностью функци ональными и по‑прежнему достигают всех своих заявленных параметров и показателей». При этом измене ния показателей теплопроводности не превысили декларируемых уров ней. А показатели прочности стали даже больше на 39% и 51% соответ ственно. Что же касается российских про изводителей пенополиизоцианура тов и пенополиуретанов, то в Рос сии эти материалы известны не так давно, поэтому оценить теплоизоля ционные свойства этих ТИМ в про должительном периоде достаточно проблематично. Однако некоторые работы по исследованию все‑таки проводятся. Так, например, ассоциа цией «НАППАН» были проведены ис следования PIRплит, произведенных около 5 лет назад [6, 7]. Исследуе мый образец представлял собой пли ту из пенополиизоцианурата (PIR), облицованную с 2‑х сторон алюми ниевой фольгой и изготовленную 05.11.2003 г. Сравнительные резуль таты теплопроводности плит пред ставлены в таблице 3. Как видно из результатов, тепло проводность осталась практически на том же уровне, что и при выпуске. Выводы: Диффузные процессы так или иначе влияют на теплоизоля ционные свойства материала и, как правило, не в лучшую сторону. Однако для того чтобы гарантиро вать потребителям высокое качество продукции, добросовестные произво дители декларируют эти показатели с учетом старения, т. е. заранее про изводят искусственное состаривание материала, имитируя продолжитель ный срок эксплуатации. Безусловно, потеря теплопрово дности существует и это факт нель зя отрицать. Другое дело, что тепло проводность должна быть честной и не вводить в заблуждение потреби телей. То есть как минимум при де кларировании и заявлении своих луч ших показателей необходимо учиты вать необратимые процессы старе ния. От диффузии, к сожалению, очень сложно защититься, однако на рынке строительной изоляции все же можно встретить уникальные образцы, на пример, плиты так называемой ва куумной теплоизоляции. Но и стои мость этих плит непомерно высока. Самый простой вариант сохра нения газов в теле теплоизоляции или защиты материала от диффузных процессов
– использование специальных мембран и покрытий, препятству ющих выходу газа. Например, фольга, которая является облицовочным сло ем PIRплит. А она, как известно, яв ляется практически идеальным паро изоляционным материалом. Литература: 1. ГОСТ Р 56590–2016 «Плиты на ос нове пенополиизоцианурата те плозвукоизоляционные. Техниче ские условия»; 2. ГОСТ 32310–2012 «Изделия из экс трузионного пенополистирола XPS теплоизоляционные промышленного производства, применяемые в строи тельстве. Технические условия»; 3. ГОСТ Р 56148–2014 «Изделия из пе нополистирола ППС (EPS) теплоизо ляционные, применяемые в строи тельстве. Технические условия»; 4. Durability of polyurethane insulation products. PU EUROPE excellence in insulation
– Factsheet n° 16 5. Долговечность полиуретано вых теплоизоляционных продук тов. PU EUROPE excellence in insulation
– Информационная бро шюра № 16 (перевод) 6. Протокол № 17 от 11.12.2003 7. Протокол № 0 6 / 1 8 ТТ от 25.04.2018
Эффективность строительной изоляции, как правило, определяется не только: – толщиной, когда «слой теплоизоляционного материала (ТИМ) должен быть минимальным для сохранения пространства»; – высокой прочностью на сжатие, когда «качественная теплоизоляция (ТИ) должна выдерживать высокие нагрузки»; – водопоглощением, когда «материал, не впитывающий воду, не разлагается со временем и не подвергается влиянию грибков и плесени».
online