Сопротивление теплопередаче пенополистирола: Теплопроводность пенополистирола, от чего зависит, характеристики ЭППС

Пенопласт 2 см: теплопроводность, плотность, сопротивление теплопередаче

На современном рынке строительных материалов представлен широчайший выбор различных утеплителей, применение каждого из них обусловлено определенными требованиями в зависимости от назначения здания, условий эксплуатации и климата в данном регионе. Большинству требований, предъявляемых к утеплителям, соответствует пенопласт, который прочно занимает одну из лидирующих позиций на рынке нашей страны.

Сравнение теплопроводности пенопласта с другими утеплителями.

Преимущества материала

Пенопласт или пенополистирол представляет собой массив из спаянных между собой газонаполненных гранул полистирола, предварительно вспененных и отформованных беспрессовым методом. Материал изготавливается разной плотности, она зависит от размера и количества гранул в 1 м³. Если гранулы крупные, их количество на единицу объема будет меньше, а плотность материала ниже и наоборот, большое количество маленьких гранул придает ему высокую плотность и уменьшает теплопроводность. Пенопласт имеет ряд преимуществ, который и делает этот утеплитель таким популярным:

Таблица характеристик пенопластов различных марок.

1. Превосходные теплоизоляционные показатели одни из самых высоких. Более высокие теплоизоляционные свойства имеет только пенополиуретан, но стоимость его гораздо выше.
2. Небольшой вес упрощает процесс доставки и монтажа.
3. Пенополистирол практически не впитывает влагу.
4. Современный пенопласт экологичен.
5. Не поддерживает горение, при воздействии высоких температур материал просто разрушается без воспламенения.
6. Изделия из пенополистирола обладают прочностью и жесткостью.
7. Материал один из самых доступных по цене.

Из недостатков этого утеплителя можно выделить два существенных: он не может быть использован при высоких противопожарных требованиях к зданию или помещению, поскольку при пожаре разрушится. Второй недостаток заключается в том, что пенополистирол грызут мыши. Они это делают с целью обустроить себе теплое гнездо, а не ради пропитания, что еще раз доказывает экологичность материала, в базальтовой вате мыши гнезд не делают.

Вернуться к оглавлению

Свойства и параметры утеплителя

Схема применения различных марок пенопласта.

Теплопроводность — это передача тепловой энергии от одной части материала, которая имеет более высокую температуру, к другой части, с меньшей температурой. То есть, простыми словами, это способность материала проводить тепловую энергию. Выражается этот параметр в единицах Вт/(м*К) и называется коэффициентом теплопередачи.

Расшифровка единицы измерения теплопередачи следующая: это количество тепловой энергии в Вт, которую способен передать материал толщиной 1 м на площади в 1 м² при перепаде температур 1 °(Кельвин) за определенную единицу времени. Коэффициент теплопередачи уменьшается по мере того, как повышается плотность материала, то есть чем выше плотность, тем лучше его теплоизоляционные свойства. Значения характеристик при различной плотности представлены в Таблице 1.

Таблица 1

Плотность,кг / м³	10	15	20	25	30	35
Коэффициенттеплопередачи,Вт/(м . К)	0.044	0.038	0.035	0.034	0.033	0.032

Величина теплопроводности является ключевой для расчета общего сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций здания (стен, кровли, перекрытий). Последнее обозначается латинской буквой R, единица выражается в м² К / Вт и показывает, сколько тепла в Вт проходит через 1 м² площади стены или кровли заданной толщины за единицу времени при перепаде температур 1°К. Этот параметр зависит от материала стены и ее толщины, это видно из формулы:

R = δ / k

Схема утепления стен пенопластом.

Здесь δ — толщина стены в метрах, k — коэффициент теплопроводности. Для примера можно показать сколько тепла теряет 1 м² пенополистирола толщиной 1 сантиметр плотностью 10 кг / м³ за единицу времени при перепаде температур 1°К:

R = 0,01 / 0,044 = 0,227 м² К / Вт.

Данный параметр нормируется, он не может быть меньше того, что прописан в нормативной документации для каждого региона.

Учитывая разницу климатических условий на просторах нашей страны и длительность отопительного сезона, минимальное нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен для южных регионов составляет 1,8 м² К / Вт, средней полосы — 3 м² К / Вт, а северных — 4,8 м² К / Вт. Значения R для пенопласта разной плотности и различной толщины отражены в таблице 2.

Таблица 2

СопротивлениетеплопередачеR, м²К / Вт	Плотность 10 кг / м³	Плотность 15 кг / м³	Плотность 20 кг / м³	Плотность 25 кг / м³	Плотность 30 кг / м³	Плотность 35 кг / м³
Толщина 2 см	0.45	0.53	0.57	0.59	0.61	0.63
Толщина 5 см	1.14	1.32	1.43	1.47	1.52	1.56
Толщина 10 см	2.27	2.63	2.86	2.94	3.03	3. 13

Из таблицы 2 хорошо видно, что пенопласт толщиной 100 мм может полностью заменить другие строительные материалы стен в южных и средних регионах, так как такая конструкция соответствует современным требованиям нормативной документации (СНиП 23-02-2003). Материал толщиной 5 см и 2 см может применяться для дополнительного утепления существующих зданий из кирпича или бетона, так как ограждающие конструкции этих зданий не соответствуют современным требованиям по энергосбережению. При этом утеплитель толщиной 2 см зачастую целесообразно использовать для отделки стен изнутри помещения, это дешевле, чем выполнять наружные работы, и не отнимет много места от пространства комнаты.

Вернуться к оглавлению

Подбор плотности и толщины материала для дома

Значение представленных расчетов следующее: зная температуру воздуха снаружи и желаемую температуру внутри помещения, можно на практике подобрать пенопласт необходимой толщины и плотности, чтобы успешно утеплить свой дом и при этом не переплатить за материалы.

Для этого следует воспользоваться формулой:

Q = (1/R) х S х (tв — tн)

В этой формуле:

• Q — количество тепла в Вт, которое будет теряться стеной;
• R — сопротивление теплопередаче выбранного вида утеплителя;
• S — площадь стены в кв.м;
• tв и tн — температура внутреннего и наружного воздуха соответственно.

Подобрав толщину и плотность пенопласта, с помощью коэффициента теплопередачи высчитывается значение R, вставляется в приведенную формулу и в результате станет известно, сколько тепла будет терять вся стена здания из пенопласта. Однако требуется учесть и существующий материал стены, кирпич или бетон, ведь он тоже задерживает тепло. Для этого по тем же формулам нужно посчитать количество тепла, уходящего через существующую кирпичную, бетонную или деревянную стену. Значения теплопроводности некоторых материалов для расчета показаны в таблице 3.

Таблица 3

Материал стены	Кирпичная кладка	Шлако блок	Керамзи тобетон	Дерево (сосна)	Газобетон
Коэффициенттеплопередачи,Вт/(м*К)	0. 41	0.34	0.14	0.09	0.1

Теплоизоляционные показатели традиционных материалов достаточно низкие, расчет покажет большие потери тепла, вот почему требуется доработка таких стен изделиями из полистирола. Полученные результаты просчета по пенопласту и существующей стене складываются. Дальше такой же расчет нужно произвести по всем стенам, суммировать результаты и сопоставить с мощностью системы отопления.

Если выяснится, что можно без ущерба для экономии уменьшить толщину утепляющего пенополистирола или его плотность, нужно пересчитать потери тепла еще раз с учетом новых параметров.

После чего смело приобретать материал.

Источник

Почему важно знать коэффициент теплопроводности полиуретана и как это влияет на качество теплоизоляции?

Зачем знать коэффициент теплопроводности при выборе утеплителя, как он влияет на качество теплоизоляции и как рассчитать толщину слоя утепления. Читайте в статье.

ППУ для теплоизоляции в сравнении с другими утеплителями

Пенополиуретан (ППУ) — газонаполненная пластмасса, которая получается в результате смешивания полиола и полиизоцианата. После химической реакции вещество увеличивается в объеме от 5 до 25 раз в зависимости от формулы.

В строительстве ППУ применяют для теплоизоляции. Его теплопроводность позволяет защитить от холода кирпичные и деревянные дома, строения из газобетона и камня, блочные и бетонные конструкции. Материал не пропускает влагу и может защищать от воды. Имеет высокую адгезию, легко заполняет щели и пустоты, устойчив к растворам щелочей, кислот, осадкам. При длительной эксплуатации пенополиуретан не плесневеет. Он не восприимчив к грибкам, защищает от насекомых и грызунов. Служит дольше 30 лет.

Пенополиуретан не горит и не выделяет в атмосферу вредные вещества. Компания «Химтраст» предлагает материалы с разным классом горючести: от «Химтраст СКН-60 Г1» (трудногорючий) до «Химтраст СКН-30 Г3» (самозатухающий).

В строительстве для теплоизоляции используют базальтовое волокно, стекловату, полиуретан, пенопласт, пенополистирол. Коэффициент теплопроводности полиуретана один из самых низких среди утеплителей. Чем ниже коэффициент, тем тоньше нужен слой утеплителя. 

---

Средний коэффициент теплопроводности полиуретана — 0,028 Вт/(м·К). У открытоячеистого ППУ, который используют для тепло- и шумоизоляции закрытых помещений — 0,037 Вт/(м·К). У закрытоячеистого для наружных стен — 0,022 Вт/(м·К). Этот показатель говорит о том, насколько сильно материал сопротивляется проникновению холода извне и отдаче тепла наружу. Сравнение теплопроводности ППУ приведено в Приложении 3 СНиП 2-3-79.

---

Базальтовый утеплитель, стекловата и эковата

Базальтовым утеплителем (каменной ватой) часто укрывают здания. Он не горит и способен к самозатуханию. Теплопроводность материала — 0,04 Вт/(м·К), это тоже хороший показатель, но, в отличие от ППУ, слой базальтового утеплителя должен быть в два раза толще, чтобы защитить конструкцию.

Такой же коэффициент у стекловаты и эковаты.

Экструдированный пенополистирол

Плитами из экструдированного пенополистирола защищают жилые дома от холодов. Теплопроводность материала — 0,032 Вт/(м·К), этого достаточно для утепления, однако нужно учитывать и другие свойства пенополистирола. Его класс горючести Г4, он легко воспламеняется и выделяет токсины.

Пенопласт

Пенопласт по плотности схож с пенополистиролом, только менее устойчив к механическому воздействию и держит тепло хуже. Коэффициент теплопроводности — 0,038 Вт/(м·К). Значит, его слой при утеплении должен быть на 30 % толще, чем ППУ.

За тепло в помещении отвечает не только теплопроводность ППУ при изоляции, но и другие материалы: кирпичная кладка, облицовочные панели, слой штукатурки, гидроизоляция. Все они имеют плотность и влияют на защиту здания от холода. 

Теплопроводность ППУ в сухом и влажном состоянии

При намокании любой материал впитывает влагу и расширяется. Разбухание приводит к частичной или полной потере теплоизоляционных свойств. Поэтому важно обращать внимание на водопоглощение по объему, которое измеряется в процентах. 

У закрытоячеистого ППУ типа «Химтраст СКН-40 Г2» этот показатель — 2 %, а у базальтовых утеплителей — 35 %. Это значит, что при попадании влаги большая часть теплоизоляционных свойств минеральной ваты, эковаты и стекловаты будет утрачена. С коэффициентом водопоглощения пенополиуретана сравнимы показатели пенополистирола и пенопласта: 1 % и 4 %. Однако при утеплении эти материалы нужно укладывать плитами и не допускать зазоров между ними, иначе тепло будет уходить сквозь щели. ППУ для теплоизоляции наносят на поверхность установками безвоздушного напыления единым слоем без швов и зазоров. Подробнее прочитать о напылении ППУ можно в этой статье.

Как рассчитать толщину слоя ППУ для теплоизоляции

Толщина слоя утеплителя зависит от коэффициента теплопроводности полиуретана. Но также на нее влияют климатическая зона, влажность внутри помещения, температура, влагопоглощение и свойства материала.

Расчет теплоизоляционного слоя регламентируется нормативными документами: СНиП 23-02-2002, СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», ГОСТ Р 54851-2011. 

Один из основных показателей для расчета толщины — суммарное сопротивление теплопередаче конструкций или термическое сопротивление. Оно обозначает необходимую разницу температур снаружи и внутри материала для прохождения энергии. Измеряется в (м²·K)/Вт. Чем выше величина показателя, тем надежнее утеплитель.

Чтобы рассчитать сопротивление, нужно толщину материала в метрах разделить на коэффициент теплопроводности пенополиуретана. 

dппу = (Rтреб – Rконстр) • ʎппу = (Rтреб – dконстр / ʎконстр) • ʎппу,

где dппу — требуемый слой ППУ в метрах,

Rтреб — требуемое сопротивление теплопередаче в (м²·K)/Вт,

Rконстр — сопротивление теплопередаче существующей ограждающей конструкции в (м²·K)/Вт,

ʎппу — коэффициент теплопроводности ППУ в Вт/(м•K),

ʎконстр — коэффициент теплопроводности существующей ограждающей конструкции в Вт/(м•K).

Подробнее о том, как найти оптимальную толщину слоя утеплителя, читайте в статье.

---

Для утепления помещения необходимо учитывать коэффициент теплопроводности материала. В зависимости от его физико-химических свойств определяется способность удерживать тепло. Чем ниже коэффициент теплопроводности, тем лучше защищает от холода. Также важно учитывать другие особенности теплоизоляторов: способность отталкивать влагу, горючесть, экологичность и срок эксплуатации.

---

Характеристики

EPS | Физические свойства EPS

Физические свойства пенополистирола (EPS)

Федеральные спецификации: ASTM C 578-92

Минимальные и максимальные допустимые значения.

	Property	Units	ASTM Test	Type I	Type VIII	Type II	Type IX
Density, Nominal		pcf	C303 or D1622	1. 00#	1.25#	1.50#	2.00#
Density, Minimum		pcf	C303 или D1622	0,90	1,15	1,35	1,80
, диапазон		П.П.0015	0,90-1,14	1,15-1,34	1,35-1,79	1,80-2,20
Теплопровод K-фактор	@ 25 ° F	. F/in)	C177 или C518	0,23	0,22	0,21	0,2018
. (F/in)	C177 или C518	0,24	0,235	0.22	0.21
Thermal Conductivity K Factor	@ 75° F	BTU/(hr) (sq.ft.)(F/in)	C177 or C518	0.26	0.255	0.24	0.23
Thermal Resistance R-value*	@ 25° F	at 1 inch thickness	–	4. 35	4.54	4.76	5.00
Thermal Resistance R-value*	@ 40° F	at 1 inch thickness	–	4.17	4.25	4.55	4.76
Thermal Resistance R-value*	@ 75° F	at 1 inch thickness	–	3.85	3.92	4.17	4.35
Compressive 10% Deformation		psi	D1621	10-14	13-18	15-21	25-33
Flexural Strength		psi	C203	25-30	30-38	40- 50	50-75
Tensile Strength		psi	D1623	16-20	17-21	18-22	23-27
Shear Strength		psi	–	18-22	23-25 ​​	26-32	33-37
Shear Modulus		psi	–	280-320	370-410	460-500	600-640
Modulus of Elasticity		psi	–	180-220	250-310	320-360	460- 500
Water Absorption		%	C272	< 4. 0%	< 3.0%	< 3.0%	< 2.0%
Water Vapor Transmission		Perm . В	E96	2,0–5,0	1,5–3,5	1,0–3,5	0,6–2,0

5 Чем выше значение R, тем больше сопротивление тепловому потоку. Типичные проверенные значения R основаны на данных, предоставленных Nova Chemical Co., BASF Corp. и Huntsman Chemical Company.

Дополнительная информация по всем типам

• Максимальная рабочая температура: длительное воздействие 167 градусов по Фаренгейту, периодическое воздействие 180 градусов по Фаренгейту
• Кислородный индекс: тест ASTM D2863 = 24,0%
Тест D6 Коэффициент теплового расширения 9 ASTM 9039 = 0,000035 дюймов/(дюйм)(F)
• Плавучесть-плавучесть: Минимум 50 фунтов/куб. фут
• Капиллярность – нет
• Длительное воздействие 167°F, периодическое воздействие 180°F
• Испытание ASTM D 2863 = 24,0 %
• Испытание ASTM D 696 = 0,000035 дюйма/(дюйм)(F)
• Минимум 50 фунтов/куб. фут

Классификация строительных норм и правил

ICC ESR-1349
U.L. Файл #R12290 Control #85TO Классификация BRYX

Предупреждение о воспламеняемости

Материалы из вспененного полистирола (EPS), продаваемые для использования в строительстве, имеют огнезащитный модификатор, но считаются горючими, как и все органические материалы. Их нельзя хранить или устанавливать вблизи открытого огня или любых других источников воспламенения. Кроме того, когда изоляционная плита EPS устанавливается внутри конструкции, она должна быть защищена надлежащим тепловым барьером, и установщик должен ознакомиться с применимыми местными, государственными и федеральными строительными нормами, чтобы определить правильный тепловой барьер для конкретного применения. .

Предупреждение о смежных материалах

Пенополистирол (EPS) подвергается воздействию жидких растворителей или некоторых клеев на основе растворителей и других жидких продуктов, таких как газ, дизельное топливо и т. д. любой прямой контакт с пеной EPS.

Группа пенополистирола BPF

Свойства пенополистирола для строительства определяются в соответствии с набором гармонизированных европейских стандартов или BS EN. BS EN 13163 является базовым стандартом для пенополистирола (см. ниже) www.bsi-global.co.uk

Низкая, стабильная теплопроводность пенополистирола является причиной его важного использования для снижения выбросов двуокиси углерода (CO ₂ ) в наших зданиях. Это жизненно важное свойство заявлено как значение 90/90, определенное в BS EN 13163 для представления 90% производства со статистической достоверностью 90%.

Другие свойства, например прочность на сжатие или прочность на растяжение, могут быть заявлены на различных уровнях независимо друг от друга. Однако на самом деле количество стандартных продуктов относительно невелико, и типичный диапазон свойств показан в таблице ниже:

Типичные свойства белого пенополистирола

Механические свойства

• Напряжение сжатия при сжатии 10 % (кПа)

  EPS 70  70   

  EPS 100 100

  EPS 150 150

  EPS 200 200

  EPS 250 250

• Напряжение сжатия при деформации 1 % (кПа)

  EPS 70  20   

  EPS 100 45

  EPS 150 70

  EPS 200 90

  EPS 250 100

• Прочность на изгиб (кПа)

  EPS 70  115   

  EPS 100 150

  EPS 150 200

  EPS 200 250

  EPS 250 350

Влагостойкость

• Удельное сопротивление паров (МН·с/г)

  EPS 70  145   

  EPS 100 200

  EPS 150 238

  EPS 200 238

  EPS 250 338

Термические свойства

• Теплопроводность (λ) (Вт/мК при 10°C)

  EPS 70 0,038

  EPS 100 0,036

  EPS 150 0,035

  EPS 200 0,034

  EPS 250 0,034

В таблице приведены типичные свойства традиционного белого пенополистирола.