Новые испытания теплоизоляции PIR

Невозможно похудеть или поправиться только в одном месте – вот и с техническим прогрессом дело обстоит ровно также. Совершенствуются не только технологии и материалы, но и методики и оборудование для их исследования и подтверждения заявленных качеств.

4c2fa8efe6eec3456c83c919ae6f09da.jpg

Эволюцию стройматериалов удобно наблюдать на примере пенополиуретана (ППУ). В свое время его изобретение стало настоящим прорывом: утеплителей с настолько низкой теплопроводностью планета еще не знала. Неудивительно, что новинку незамедлительно прибрала к рукам военная промышленность – для нужд стремительно развивающегося авиастроения; позже ее приспособили и для потребностей инновационной космической отрасли. Словом, лишь спустя время пенополиуретановая теплоизоляция была поставлена на поточное производство и подешевела настолько, чтобы получить широкое распространение на «гражданке». Зато сегодня без нее сложно представить мир – ППУ успешно борется с нежелательным теплообменом везде, от домов до холодильников.

Нет такого хорошего, что нельзя было бы улучшить – все это время шли эксперименты по повышению отдельных характеристик пенополиуретана. Их результатом стал PIR –пенополиизоцианурат. Это теплоизоляция нового поколения, которая унаследовала все плюсы предшественника и вдобавок обзавелась собственными. В частности, была решена главная проблема ППУ – высокая горючесть. Противопожарные свойства PIR намного лучше – этот материал не поддерживает горение и эффективно противостоит распространению пламени.

Заявления и обоснования

Одно из самых интересных преимуществ теплоизоляции PIR – долговечность: заявленный срок эксплуатации PIR-плит составляет от 50 лет и более. При этом, согласно обещаниям производителей, качество утепления остается прежним. Иными словами, от монтажа до возможного когда-нибудь в будущем демонтажа изначально крайне низкая теплопроводность материала не возрастает. Либо меняется так незначительно, что этим можно пренебречь.

Здесь у потребителя сразу возникает два вопроса.

Во-первых, на каких основаниях производители обещают 50 лет службы – ведь PIR-плиты стали применять в строительстве только в 1980-х годах, а в России – и вообще всего-то около десяти лет назад?

А во-вторых, как можно доказать, что за годы эксплуатации теплопроводность не повышается и, соответственно, эффективность утепления не падает? Никто же не проверял, потому что, опять-таки, заявленный срок не прошел.

Машину времени, чтобы отправиться в будущее и посмотреть, как там функционирует смонтированная полвека назад теплоизоляция, пока действительно не изобрели. Но проблема прогнозирования срока эксплуатации стройматериалов имеет большое значение. Поэтому ее научились решать альтернативными способами в лабораторных условиях, применяя два основных метода – вместе либо по отдельности:

  1. 1. Экспериментальный метод. Образцы материала подвергают определенным воздействиям, чтобы ускорить естественные процессы – «искусственно состаривают».
  2. 2. Математическое моделирование. Показатели периодически замеряют на протяжении некоторого времени (например, полугода). Полученные данные подставляют в специально разработанные формулы и делают прогноз дальнейших изменений материала.

Теплопроводность и время: из истории вопроса

После производства теплопроводность газонаполненных пластмасс меняется. Это было установлено уже в конце 1980-х гг. на примере ППУ. Исследователи выявили и причину: в закрытые ячейки материала постепенно проникает наружный воздух, замещая закачанный в них при производстве газ.

Позже экспериментальные исследования образцов ППУ с газопроницаемыми облицовками из бумаги и стеклохолста показали, что теплопроводность растет лишь поначалу, а затем стабилизируется.

В 2017 году российскими экспертами была разработана специальная математическая модель изменения теплопроводности теплоизоляции на основе пенополиизоцианурата с облицовкой из фольги на протяжении времени. Затем те же специалисты совместно с компанией ТЕХНОНИКОЛЬ провели в лаборатории строительной теплофизики НИИСФ РААСН масштабный комплекс исследований. Они проверяли теплопроводность фольгированных PIR-плит современного производства на примере продукции LOGICPIR PROF Ф/Ф.

Точнейшие приборы и новейшие исследования

Так как эксперты уже длительное время назад установили, что теплопроводность теплоизоляции на основе пенополиизоцианурата растет лишь первое время, а затем стабилизируется, необходимо было выяснить финальный показатель, после которого теплопроводность остается уже неизменной.

Эксперты решили проводить исследования, построенные следующим образом:

  • проследить теплопроводность образцов в динамике;
  • по математической модели вычислить закономерность изменений;
  • вывести стабилизировавшееся значение показателя.

В январе 2021 г. в лабораторию прибыла свежая, «сегодняшняя» упаковка плит LOGICPIR PROF Ф/Ф. Ученые провели серию измерений теплопроводности – спустя одни, трое, семь, 15, 30, 60, 90, 120, 240 и 360 суток после производства. Средняя температура в образце составляла 10 и 25 градусов по Цельсию.

Испытания шли параллельно на двух приборах. Один – Lambda-Meter EP500е (Германия), который имеет минимальную погрешность измерений среди всех мировых аналогов (менее 1%) (Рис. 1).

3bd1852ed13cbb9543b1bdab83fdf5c6.jpg

Рисунок 1.

Второй – отечественный ИТП-МГ4 "250" (погрешность до 5%), привычный для российских лабораторий. В дополнение к нему приходилось использовать климатическую камеру, чтобы добиться необходимой температуры в образце (Рис. 2).

080fabe3eb42f55fa2b7ddcfee918ab5.jpg

Рисунок 2.

Результаты испытаний представлены в таблице:

3a98747f00dcce3705c4aa8c6c250096.jpg

Далее, применив математическое моделирование, исследователи вывели закономерности, по которым со временем меняется теплопроводность плит LOGICPIR PROF Ф/Ф.

На рис. 3 приведено сравнение результатов экспериментального метода и математического моделирования. Видно, что там, где применялось наиболее точное в мировом масштабе немецкое лабораторное оборудование, расчет и эксперимент единогласны (расхождение менее 1%).

e91a64d9dc6cfb18fe2d1f63d73e8620.jpg

Рисунок 3.

При использовании ИТП-МГ4 "250" разница вышла заметнее, но это объясняется просто: выше погрешность измерений (Рис. 4).

c80442cb42ed46bfbede6c0c107ad504.jpg

Рисунок 4.

Таким образом, математическая модель подтвердила свою состоятельность. Оставалось вычислить по новой методике ту самую установившуюся теплопроводность LOGICPIR PROF Ф/Ф. Она составила: при 10°С – 0,021 Вт/(м°С), при 25°С – 0,023 Вт/(м°С).

Какие выводы можно извлечь?

Во-первых, полученные новые результаты и методические наработки имеют практическую значимость в глобальном масштабе. Ведь применение PIR-теплоизоляции в современном строительстве, как частном, так и промышленном, с каждым годом растет.

А во-вторых, важно, что очень точное оборудование и инновационные методы исследования подтвердили низкую теплопроводность теплоизоляции на основе пенополиизоцианурата. Именно от этого показателя зависит в итоге энергоэффективность строительной конструкции.

Комментарии (1)

Пожалуйста, авторизуйтесь или зарегистрируйтесь для комментирования!

Зависимости коэффициентов теплопроводности при различном возрасте образцов вошли в справочники ещё в 1975 году, и мы об этом сообщали в статье «Суперпозиция факторов теплопроводности строительных пенополиуретанов и пенополиизоциануратов» / Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 9, №3 (2017) http://naukovedenie.ru/PDF/35TVN317.pdf . Вместе с тем никакие данные о PIR не являются универсальными. Проблема заключается в том, что не существует единой композиции сырья и единой технологии заливки. Модификации PIR встречаются у разных изготовителей, а также в линейке каждого отдельного изготовителя. Соответственно характеристики могут отличаться даже для разных партий продукции. Надо сказать, что теплопроводность в этой связи не самый критичный показатель, поэтому ошибки в выборе толщины теплоизоляции или сэндвич-панелей встречаются крайне редко. . Гораздо хуже складывается ситуация с пожарно-техническими характеристиками. Вместо обещанной группы горючести Г1, экспертизы пожаров как правило выявляют то, что фактически модификации PIR относятcя к группам горючести Г3 или Г4. . Также класс пожарной опасности строительных конструкций с применением PIR вместо декларируемого К1 скатывается к К3. . Аналогично остаются нестабильными санитарно-химические характеристики, что особо заметно в области реальных температур эксплуатации фасадных систем и кровли. . В общем вопросов и замечаний очень много, однако в последние годы никто серьёзно темой не занимается. Видимо, коммерсантов всё устраивает.

14 октября 2022 г., 15:20