г. Харьков, ул. Золочевская, 1 050-858-25-67
11 марта 2020

Теплопроводность пенополиуретана ППУ

Теплопроводность открытой и закрытой ячейки

Теплопроводность ППУ, прежде всего, связана с типом вспенивающего агента и структурой ячейки. Если это химический вспениватель  (вода) и закрытая ячейка, значение λ колеблется от 0,033 W/(m·K) и до 0,04 W/(m·K), если это открытая ячейка. ППУ cистемы на физических вспенивателях (фреон) имеют самую низкую теплопроводность  0,02-0,028 W/(m·K). Это обусловлено тем, что фреон во время экзотермической реакции из жидкого состояния переходит в газообразное. Этот газ формирует ячеистую структуру, в которой и сохраняется.Теплопроводность газа намного ниже теплопроводности воздуха.

Изменение теплопроводности закрытоячеистого пенополиуретана со временем

Старение пенополиуретана и полиизоцианурата — это увеличение теплопроводности. Факторы, влияющие на тепловую эффективность продукта, зависят от вспенивающего агента, но не ограничиваются им. Тип пенообразователя, его температура кипения и растворимость в матрице пены также влияют на теплопроводность. Другие факторы зависят от эффективности смешивания, оборудования, используемого для производства напыляемого пенополиуретана, а также от типа катализатора, который влияет на скорость реакции и толщину перегородки ячейки. Мы хотим  предоставить перевод выдержек  из американских и европейских исследований, и тем самым помочь заказчику, архитектору, проектировщику понять, на какие цифры можно рассчитывать при утеплении пенополиуретаном.

Исследование NRCC

Долговременное старение пенополиуретанового утеплителя с «закрытыми ячейками», John Murphy. (оригинал статьи)
Почему происходит старение? Распространено мнение, что вспенивающий агент ( газ с низкой теплопроводностью) со временем диффундирует из пены. Отчасти это так, но это явление настолько ничтожно, что им можно пренебречь. Исследование NRCC Д-р Марк Бомберг из Национального исследовательского совета Канады делает вывод: Наибольшая потеря термического сопротивления возникает в результате диффузии воздуха (влаги) в ячейки…, потеря вспенивающего агента в результате внешней диффузии не является существенным фактором снижения термического сопротивления теплоизоляции.

Исследование AHAM

Есть ли документальные доказательства того, что вспенивающий агент остаётся в пене? Недавние исследования AHAM показали, что вспенивающие агенты не покидают холодильники в течение срока службы холодильника (15-20 лет). Если вспенивающий агент остаётся в пене, то основной причиной изменения коэффициента теплопроводности является проникновение влаги!

диффузия вспенивающего агента в ппу

Исследование Huntsman

При разработке программного обеспечения Agesim изучили характеристики старения PIR и PUR пен, вспененных пентаном. (оригинал статьи)
Они состарили пены  при определённых температурах и провели  анализ клеточных газов с помощью газового хроматографа в  ядре пены  (образцы были измельчены и нагреты, чтобы газ вышел полностью), для определения эффективных коэффициентов
диффузии газов в ячейке.
Имея эту информацию и свои алгоритмы Agesim, они сделали вывод, что CO2, образующийся в результате реакции воды с изоцианатом, быстро диффундирует из пены. Углеводороды же, напротив, остаются в пене, и с течением времени приток воздуха является основным фактором старения пены.

Старение пенополиуретана
Старение пенополиуретана

Исследование теплопроводности пенополиуретана с безопасным вспенивателем Ecomate

Для того, чтобы продемонстрировать долгосрочные свойства напыляемого ППУ и его теплоизоляционной способности, 12 июля 2002г. в транспортном контейнере, утеплённом ППУ ecomate, был проведен следующий эксперимент: в контейнер был помещен блок сухого льда, а крышка была закрыта и герметизирована транспортной лентой. Температура окружающей среды составляла 21° C.
Температуру внутри измеряли и записывали каждые 24 часа. Контейнер 5.5 лет хранился на складе. Затем он был повторно протестирован так же как и при первом исследовании. Результаты этого испытания показаны ниже. Согласно графику, ППУ ecomate сохранил теплоизоляционные способности, значительно схожие с теми, которые он имел 5,5 лет назад; через 72 часа он был теплее только на один градус C.

Исследование старения пенополиуретана Ecomate

Исследование FIW Munich

Научно — исследовательский институт по теплоизоляции FIW Munich в течение 15 лет проводил испытания панелей из жесткого пенополиуретана (PUR / PIR). Были определены теплопроводность и газовый состав ячейки. На графике показано изменение теплопроводности жестких плит из пенополиуретана (PUR / PIR), вспененных пентаном, после15 лет хранения при комнатной температуре.

15 летнее истытание пенополиуретана
Изменение теплопроводности ППУ

Исследование теплопроводности пенополиуретана и экструзионного пенополистирола (XPS)

Исследование Корейского института строительных технологий, Korea Institute of Construction Technology. (оригинал статьи)

старение пенополиуретана
Испытания пенополиуретана корейского института

Итоговые значения теплопроводности пенополиуретана. Расчет необходимой толщины ппу при утеплении.

Данные исследования и цифры свидетельствуют о том, что расчетную  величину теплопроводности ППУ можно считать в диапазоне 0.025-0.028.
Эти значения приведены уже с учетом старения. Да, эти цифры не столь оптимистичны, ведь многие переработчики заявляют, что 50мм ппу эквивалентны 150-200 мм ваты. Кроме того, считают, что минераловатные утеплители в 10 случаях из 10 уложены с ошибками (на инспектированных объектах мы, действительно, отмечали много ошибок, например, было и такое, что вата была установлена вовсе без паробарьера), и при попадании пара в утеплитель коэффициент теплопроводности резко увеличивается. ППУ же лишён этого недостатка, и лямбда 0,025-0,028 стабильна. Но сравнивать неправильно уложенную вату с правильно нанесённым ППУ крайне некорректно. Честная информация о том, что 50мм нанесенного ППУ  не заменят 150мм ваты может быть менее приятна для заказчика. Однако, ППУ обладает многими несомненными преимуществами: усиление кровли, защита от ураганов,  паронепроницаемость, быстрый монтаж, ошибки при напылении ППУ видны сразу, отсутствие  аллергенных частиц ваты на стенах. Даже в случае плохой герметичности кровельного покрытия, ППУ не будет накапливать воду- поверхность ППУ гидрофобная. ППУ утеплитель не гниет, не подвергается воздействию плесени и грибка, не поддерживает горение, получить хорошую герметичность гораздо легче именно при помощи пенополиуретана. И, конечно же, у вас нет головной боли с доставкой и хранением материала,  как это может быть с другими утеплителями.
Кроме того, стоимость хорошего минераловатного утеплителя, паробарьера, лент и паст, и качественный, скрупулезный монтаж всего этого, может быть сопоставим с эквивалентным слоем ппу. Учитывая все эти факторы, технологичность, скорость работы, бесшовность при утеплении, а также то, что у пенополиуретана самый низкий коэффициент теплопроводности из всех утеплителей  — выбор очевиден!