1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Теплопроводность и плотность пенопласта

Теплопроводность пенопласта

Основной характеристикой, благодаря которой пенополистирол получил широкое признание в качестве материала для утепления №1, является сверхнизкая теплопроводность пенопласта. Относительно небольшая прочность материала с лихвой компенсируется такими преимуществами, как стойкость к воздействию большинства агрессивных соединений, небольшой вес, нетоксичность и безопасность при работе. Хорошие теплоизолирующие свойства пенопласта дают возможность обустроить утепление дома по относительно небольшой цене, при этом долговечность такого утепления рассчитана на срок не менее 25 лет службы.

Что нужно знать о теплопроводности пенопласта

Способность материала к теплопередаче, проводить или задерживать тепловые потоки принято оценивать коэффициентом теплопроводности. Если посмотреть на его размерность – Вт/м∙С о , то становится понятным, что это величина удельная, то есть определенная для следующих условий:

  • Отсутствие влаги на поверхности плиты, то есть коэффициент теплопроводности пенопласта из справочника — это величина, определенная в идеально сухих условиях, которых в природе практически не существует, разве что в пустыне или в Антарктиде;
  • Значение коэффициента теплопроводности приведено к толщине пенопласта в 1 метр, что очень удобно для теории, но как-то не впечатляет для практических расчетов;
  • Результаты измерения теплопроводности и теплопередачи выполнены для нормальных условий при температуре 20 о С.

Согласно упрощенной методике, при расчетах термического сопротивления слоя пенопластового утеплителя нужно умножить толщину материала на коэффициент теплопроводности, затем умножить или разделить на несколько коэффициентов, используемых для того, чтобы учесть реальные условия работы теплоизоляции. Например, сильное обводнение материала, или наличие мостиков холода, или способ монтажа на стены здания.

Насколько теплопроводность пенопласта отличается от других материалов, можно увидеть в приведенной ниже сравнительной таблице.

На самом деле не все так просто. Для определения значения теплопроводности можно составить своими руками или использовать готовую программу для расчета параметров утепления. Для небольшого объекта обычно так и поступают. Частник или самозастройщик может вообще не интересоваться теплопроводностью стен, а уложить утепление из пенопластового материала с запасом в 50 мм, что будет вполне достаточно для самых суровых зим.

Большие строительные компании, выполняющие утепление стен на площади десятков тысяч квадратов, предпочитают поступать более прагматично. Выполненный расчет толщины утепления используется для составления сметы, а реальные значения теплопроводности получают на натурном объекте. Для этого наклеивают на участок стены несколько различных по толщине листов пенопласта и измеряют реальное термосопротивление утеплителя. В результате удается рассчитать оптимальную толщину пенопласта с точностью до нескольких миллиметров, вместо приблизительных 100 мм утеплителя можно уложить точное значение 80 мм и сэкономить немалую сумму средств.

Насколько выгодно использование пенопласта в сравнении с типовыми материалами, можно оценить из приведенной ниже диаграммы.

От чего зависит теплопроводность пенопласта

Величина теплопроводности пенопласта, как и любого другого материала, зависит от трех основных составляющих:

  • температуры воздуха;
  • плотности пенопластовой плиты;
  • уровня влажности среды, в которой используется утеплитель.

    Как видно из схемы, при низких температурах воздуха градиент по толщине стенки линейно меняется от отрицательных значений на наружной поверхности облицовки до +20 о С внутри помещения. Необходимо так подобрать теплопроводность и толщину материала, чтобы точка росы или, другими словами, температура, при которой начинают конденсироваться пары воды, находилась внутри массива пенопласта.

    Влияние плотности и влажности окружающей среды

    Несмотря на все заверения производителей, пенопласт способен поглощать и проводить водяные пары, для сравнения, величина паропроницаемости для пенопластового листа всего лишь на 20% ниже проницаемости древесины. Естественно, наличие водяных паров в толще пенопласта существенным образом влияет на его теплопроводность. Найти зависимость в справочниках практически невозможно, поэтому при расчетах делают эмпирическую поправку на теплопроводность, исходя из толщины теплоизоляции.

    Пенопласт способен поглощать в поверхностных слоях до 3% воды. Глубина поглощения составляет 2 мм, поэтому при определении теплопроводности материала эти миллиметры выбрасывают из эффективной толщины теплоизоляции. Поэтому лист пенопласта толщиной в 10 мм будет в сравнении с листом в 50 мм иметь теплопроводность не в 5 раз больше, а в 7 крат. При значительной толщине пенопласта, более 80 мм, теплосопротивление увеличивается значительно быстрее, чем его толщина.

    Вторым фактором, влияющим на теплопроводность, является плотность материала. При одинаковой толщине материал разных марок может иметь плотность в два раза больше. Принято считать, что 98% структуры утеплителя составляет высушенный воздух. С увеличением вдвое количества полистирола в плите, естественно, теплопроводность также увеличивается, примерно на 3%.

    Но дело даже не в количестве полистирола, меняется размер шариков и ячеек, из которых состоит пенопласт, образуются локальные участки с очень высокой теплопроводностью, или мостики холода. Особенно это касается трещин и стыков, любых зон деформации и установки креплений. Поэтому при установке зонтичных дюбелей количество креплений рекомендуют ограничивать 3 точками.

    Читать еще:  Новейшие технологии для отопления дома

    Влияние химического состава на теплопроводность

    Мало кто обращает внимание на особые свойства пенопласта. Сегодня наиболее серьезной проблемой пенопласта считается его способность к воспламенению и выделению токсичных продуктов сгорания. СНиП и ГОСТ требуют, чтобы пенопласт, используемый для утепления жилых зданий, имел время самозатухания не более 4 с. Для этого используются соли ряда цветных металлов, таких как хром, никель, железо, включение в состав веществ, выделяющих углекислый газ при нагревании.

    В результате на практике пенопласт с индексом « С » — самозатухающий имеет теплопроводность значительно выше, чем обычные марки пенополистирола. Практика использования пенополистирола для утепления в Евросоюзе показала, что более выгодным и дешевым является нанесение на внешнюю поверхность немодифицированного пенопласта специального покрытия из газообразующих агентов. Такое решение позволяет сохранить теплосберегающие свойства и экологичность материала, одновременно значительно повысить пожаробезопасность.

    Заключение

    Теплопроводность пенопласта практически не меняется с течением времени, как, например, у минеральной ваты или газосиликатных блоков. Единственной проблемой является деградация пенополистирола под действием солнечных лучей и рассеянного ультрафиолета. При длительном облучении материал становится рыхлым, покрывается трещинами и легко наполняется конденсатом, поэтому для сохранения первоначального значения теплопроводности необходимо закрывать утеплитель облицовкой.

    Теплопроводность пенопласта — точные цифры

    Пенопласт имеет следующие преимущества перед другими утеплительными материалами: экологичность, лёгкость, гигроскопичность, невысокая стоимость. Однако, главное достоинство — низкая теплопроводность пенопласта, которая делает его одним из наиболее распространенных теплоизолирующих материалов.

    Общее описание

    Пенопласт представляет собой плиты различной толщины, состоящие из вспененного материала – полимера. Теплопроводность пенопласта обеспечивается воздухом, из которого он состоит на 95-98%, т.е. газа, который не пропускает тепло.

    Так как пенопласт в своей основе состоит из воздуха, то он имеет крайне низкую плотность, и, соответственно, малый удельный вес. Также пенопласт обладает очень хорошей звукоизоляцией (тонкие перегородки ячеек, заполненные воздухом – очень плохой проводник звуков).

    В зависимости от исходного сырья (полимера) и процессов изготовления, можно производить пенопласт разной плотности, устойчивости к воздействию механических факторов, устойчивости к иным видам воздействия. В связи с вышеперечисленным, обусловливается выбор определенного вида пенопласта и его применение.

    Характеристики теплопроводности пенопласта

    Для того чтобы рассмотреть такую характеристику, как теплопроводность пенопласта, разберемся для начала, что из себя представляет в принципе теплопроводность материалов. Теплопроводностью называют количественную характеристику способности тела проводить тепло.

    Это количество тепловой энергии (Ватт), которое любой материал способен провести через себя (метр), при определенной температуре (С) за определенное время. Обозначается — λ и выражается Вт/м•С.

    Определим оптимальные размеры данного утеплителя исходя из его теплопроводных характеристик. На рынке стройматериалов большое множество различных утеплителей. Пенопласт, как мы уже знаем, обладает теплопроводностью очень низкой, но эта величина зависит от марки материала.

    Например, пенопласт марки ПСБ-С 50 имеет плотность 50 кг/м3. Таким образом, его теплопроводность составляет 0,041 Вт/м•С (данные указаны при 20-30 С). Для пенопласта марки ПСБ-С 25 значение будет 0,041 Вт/м•С, а марки ПСБ-С 35 – 0,038 Вт/м•С. Приведенные величины коэффициентов теплопроводности указаны для пенопласта одинаковой толщины.

    Наиболее заметна теплопроводность пенопласта при сопоставлении значений с другими теплоизоляционными материалами. К примеру, лист пенопласта 30-40 мм аналогичен объёму минваты в несколько раз большей, а толщина листа 150 мм заменяет 185 мм пенополистирола. Конечно, есть материалы, у которых коэффициент ниже. К таким относится и пеноплекс. 30 мм пеноплекса смогут заменить 40 мм пенопласта, при аналогичных условиях.

    Какие листы выбрать?

    Чтобы добиться наиболее эффективной теплоизоляции стены, необходимо правильно рассчитать толщину используемого утеплителя. Для примера рассчитаем, какой толщины нужен утеплитель для стены толщиной в один кирпич.

    Сначала необходимо узнать общее теплосопротивление. Это постоянное значение, зависящее от климатических условий в определенной области страны. На юге России она составляет 2,8 кВт/м2, для полосы умеренного климата — 4,2 кВт/м2. Затем найдем теплосопротивление кирпичной кладки: R = p/k, где p – толщина стены, а k – коэффициент, указывающий, насколько сильно стена проводит тепло.

    Имея начальные данные, мы можем узнать, какое теплосопротивление утеплителя необходимо использовать, применив формулу p=R*k. где R — общее теплосопротивление, а k — значение теплопроводности утеплителя.

    Возьмем для примера пенопласт марки ПСБ-С 35, имеющий плотность 35 кг/м3 для стены, толщиной в один кирпич (0,25 м) в регионе средней полосы России. Общее теплосопротивление имеет значение 4,2 кВт/м2.

    Для начала необходимо узнать теплосопротивление нашей стены (R1). Коэффициент для силикатного пустотного кирпича составляет 0,76 Вт/м•С (k1), толщина – 0,25 м (p1). Находим теплосопротивление:

    Читать еще:  Виды труб для отопительных котлов

    R1 = p1 / k1 = 0,25 / 0,76 = 0,32 (кВт/м2).

    Теперь находим теплосопротивление для утеплителя (R2):

    R2 = R – R1 = 4.2 – 0,32 = 3,88 (кВт/м2)

    Значение теплосопротивления пенопласта ПСБ-С 35 (k2) равен 0,038 Вт/м•С. Находим требуемую толщину пенопласта (p2):

    p2 = R2*k2 = 3.88*0.038 = 0.15 м.

    Вывод: при заданных условиях нам необходим пенопласт ПСБ-С 35 15 см.

    Аналогичным способом можно сделать расчеты для любого материала, используемого в качестве утеплителя. Коэффициенты теплопроводности разных строительных материалов можно найти в специальной литературе или в сети Интернет.

    Теплопроводность и плотность пеноплэкса, сравнение с пенополистиролом ПСБ

    Представлена сравнительная таблица значений коэффициента теплопроводности, плотности пеноплэкса и пенополистирола ПСБ различных марок в сухом состоянии при температуре 20…30°С. Указан также диапазон их рабочей температуры.

    Теплоизоляцию пеноплэкс, в отличие от беспрессового пенополистирола ПСБ, производят при повышенных температуре и давлении с добавлением пенообразователя и выдавливают через экструдер. Такая технология производства обеспечивает пеноплэксу закрытую микропористую структуру.

    Пеноплэкс, по сравнению с пенополистиролом ПСБ, обладает более низким значением коэффициента теплопроводности λ, который составляет 0,03…0,036 Вт/(м·град). Теплопроводность пеноплэкса приблизительно на 30% ниже этого показателя у такого традиционного утеплителя, как минеральная вата. Следует отметить, что коэффициент теплопроводности пенополистирола ПСБ в зависимости от марки находится в пределах 0,037…0,043 Вт/(м·град).

    Плотность пеноплэкса ρ по данным производителя находится в диапазоне от 22 до 47 кг/м 3 в зависимости от марки. Показатели плотности пенополистирола ПСБ ниже — плотность самых легких марок ПСБ-15 и ПСБ-25 может составлять от 6 до 25 кг/м 3 , соответственно.

    Максимальная температура применения пенополистирола пеноплэкс составляет 75°С. У пенопласта ПСБ она несколько выше и может достигать 80°С. При нагревании выше 75°С пеноплэкс не плавится, однако ухудшаются его прочностные характеристики. Насколько при таких условиях увеличивается коэффициент теплопроводности этого теплоизоляционного материала, производителем не сообщается.

    Теплопроводность и плотность пеноплэкса и пенополистирола ПСБ

    Марка пенополистиролаλ, Вт/(м·К)ρ, кг/м 3tраб, °С
    Пеноплэкс
    Плиты Пеноплэкс комфорт0,0325…35-100…+75
    Пеноплэкс Фундамент0,0329…33-100…+75
    Пеноплэкс Кровля0,0326…34-100…+75
    Сегменты Пеноплэкс марки 350,0333…38-60…+75
    Сегменты Пеноплэкс марки 450,0338…45-60…+75
    Пеноплэкс Блок0,036от 25-100…+75
    Пеноплэкс 450,0340…47-100…+75
    Пеноплэкс Уклон0,03от 22-100…+75
    Пеноплэкс Фасад0,0325…33-100…+75
    Пеноплэкс Стена0,0325…32-70…+75
    Пеноплэкс Гео0,0328…36-100…+75
    Пеноплэкс Основа0,03от 22-100…+75
    Пенополистирол ПСБ (пенопласт)
    ПСБ-150,042…0,043до 15до 80
    ПСБ-250,039…0,04115…25до 80
    ПСБ-350,037…0,03825…35до 80
    ПСБ-500,04…0,04135…50до 80

    Следует отметить, что теплоизоляция пеноплэкс благодаря своей закрытой микропористой структуре практически не впитывает влагу, не подвергается воздействию плесени, грибков и других микроорганизмов, является экологичным и безопасным для человека утеплителем.

    Кроме того, экструдированный пенополистирол пеноплэкс обладает достаточно высокой химической стойкостью ко многим используемым в строительстве материалам. Однако некоторые органические вещества и растворители, приведенные в таблице ниже, могут привести к размягчению, усадке и даже растворению теплоизоляционных плит.

    Плотность пенопласта как показатель теплоизоляционных свойств

    Пенопласт считается особенно эффективным строительным материалом, применяемым для утепления построек изнутри и снаружи. Основанием для широкого распространения в строительном деле вспененного ППС (или полистирола) являются плотность пенопласта и его превосходные тепло- и звукоизоляционные свойства материала. Множество марок материала открывают большие возможности по подбору наиболее подходящего варианта.

    Определение и свойства

    Пенопласт — это утепляющий материал, который обладает отличными тепло- и звукоизоляционными свойствами.

    Стоимостное выражение пенополистирольных плит намного ниже, чем на остальные утеплители. Эксплуатация плит из пенополистирола в строительных работах сопутствует уменьшению эксплуатационных затрат на отопление или охлаждение жилых или коммерческих объектов в десятки раз.

    Имеется несколько точек зрения, которые связаны с понятием плотности. Единица измерения этого параметра — килограмм на один метр в кубе. Эта величина рассчитывается из отношения веса к объему. Со стопроцентной точностью нельзя измерить качественные свойства пенополистирола, которые связаны с его непроницаемостью и плотностью. Даже вес этого утеплителя не оказывает влияние на его теплоизоляционные способности.

    Размышляя над вопросом, какой утеплитель приобрести, клиенты всегда интересуются его плотностью. Через эти данные можно оценивать прочность материала, его вес и теплопроводность. Значение плотности всегда имеет отношение к определенному диапазону.

    Читать еще:  Организация вентиляции при обустройстве фундамента

    При производстве плит из пенополистирола изготовитель устанавливает себестоимость выпускаемой продукции. Отталкиваясь от формулы нахождения плотности, масса утеплителя будет влиять на указанное значение. Чем больше масса материала, тем он более плотный, и потому его сумма выше. Так происходит потому, что пенопласт как сырьевой материал для плит теплоизолятора, имеет важное значение. Он составляет приблизительно 80% от единой себестоимости готовой выпускаемой продукции.

    Структура и состав готового материала

    Пенoпласт изготавливают из шариков пенополистирола, которые наполнены воздухом.

    Каждый теплоизоляционный материал обязательно содержит воздух, располагающийся в порах. Улучшенный показатель теплопроводимости напрямую зависит от размера атмосферных воздушных масс, содержащихся в материале. Чем их больше, тем меньше будет составляющая теплопроводности. Производственный процесс пенопласта происходит из шариков пенополистирола, сохраняющих воздух.

    В связи с вышесказанным, можно сделать вывод, что концентрация пенополистирола влияет на его теплопроводность. Если же эта величина меняется, то перемены в показателях теплопроводности протекают в границах процентных долей. Стопроцентное сохранение воздуха в утеплителе сопряжено с его исключительной теплосберегающей способностью, поскольку для воздуха свойственен самый небольшой коэффициент теплопроводности.

    Благодаря невысокой теплопроводности утеплителя обеспечивается высокий процент энергосбережения. Если сопоставлять кирпич с пенопластом, то их способность к энергосбережению будет заметно отличаться, потому что 12 см толщины теплоизолятора равносильны 210 см мощности кирпичной или 45 сантиметровой бревенчатой стены.

    Схема применения различных марок

    Выпускаются такие ключевые виды пенополистирола, имеющие отличия по плотности и прочим характеристикам:

    • ПCБ-C-15, плотность этой марки пенопласта до 15 кг/кyб.м.
    • ПCБ-C-25, от 15 кг/кyб.м. до 25 кг/кyб.м.
    • ПСБ-C-35, от 25 кг/кyб.м. до 35 кг/кyб.м.
    • ПCБ-C-50, от 35 кг/кyб.м. до 50 кг/кyб.м.

    Составляющая теплопроводности пенопласта, выраженная в цифровом значении, относится к интервалу 0.037 Bт/мK — 0.043 Bт/мK. Указанное значение можно соотнести с показателем теплопроводимости воздуха, которое равно 0.027 Bт/мK.

    Использование пенопласта ПСБ-С-15

    Пенопласт ПСБ-С-15 можно применять для утепления фасадов домов. Такой тип утеплителя практически не используется в строительстве. Он используется в конструкциях, которые прилагаются к сооружениям. Это могут быть открытые балконы или веранды, которые выполняют декоративную функцию. Посредством пенопласта ПСБ-С-15 формируют фигуры для фасадов, а это позволяет:

    • обрамлять углы дома, окна;
    • разделять этажи через создание карнизов.

    Для чего подходит ПCБ-C-25

    Плотность пенопласта рассчитывают по аналогии с определением значения плотности кирпича. К примеру, если 1 куб пенопласта обладает плотностью 25, то его вес будет равен 25 кг. Прочность на изгиб и сжатие пенопласта находится в зависимости от его плотности. Плотность пенопласта и его марка — это абсолютно разные характеристики. Например, если взять к рассмотрению, CПБ-C25 или CПБ-C50, параметр плотности будет колебаться в промежутке 35−50 или 15−25.

    Плиты, имеющие плотность 25, применяют, чтобы утеплять фасады дома. Стандартом считают пенопласт, толщина которого составляет 5 см. Этот вид утеплителя употребляется для многих целей. Его толщина может быть изменена — это будет зависеть от предпочтений потребителя.

    Пенопласт максимальной толщины можно использовать с целью утепления стен, которые подвержены воздействию атмосферных масс. Им также можно изолировать стены, поскольку такой материал отлично препятствует появлению грибка.

    Исходя из обозначения материала, он используется в различных строительных сооружениях, а это не ухудшает его качественных характеристик.

    Применение пенопласта ПСБ-С-35

    Для того чтобы, идеально выравнивать стены, можно поменять толщину пенополистирольной плитки. Злоупотреблять изменением размера толщины материала не рекомендуется, поскольку это спровоцирует на углах строения определенные проблемы с закреплением системы водоотливов.

    Прежде чем выбирать утеплитель необходимой толщины, рекомендуется заранее узнать, каково количество запаса газовой трубы, потому что ее ни в коем случае нельзя закрывать, поскольку это может нарушить эстетику внешнего вида строения. В таком случае желательно предпочесть все-таки материал ПCБ-C-35 толщиной 5 см, чем материал плотностью 25 и толщиной 10 см, тем боле что их расценки практически не отличаются.

    Утеплителем, плотность которого 35, можно изолировать откосы окон и дверей, фасады построек. Стоит он, как правило, вдвое больше, чем тот же материал из полистирола с плотностью 25. При толщине 5 см им можно утеплять нежилые конструкции и гаражи. При толщине аналогичного утеплителя в 7 сантиметров его можно использовать при термоизоляции жилых помещений.

    Благодаря нормальному уровню плотности можно применять теплоизолятор с минимальной толщиной, что не подразумевает ухудшения качества утепления. В случае если теплоизолятор из пенополистирола оказывается более твердым, то с его помощью можно проводить идеальное утепление стен подвальных помещений и фундаментов.

  • Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector