Эппс теплопроводность: Экструдированный пенополистирол (ЭППС)

Содержание

Экструдированный пенополистирол технические характеристики

В этом разделе мы будем собирать всю техническую информацию, чтобы лучше понять, как применять экструдированный пенополистирол. Технические характеристики внесут существенную ясность. Сначала мы ответим на вопросы, касающиеся основных показателей, а по мере поступления информации по опыту использования тех или иных марок будем добавлять детали и нюансы. Также можно познакомиться с характеристиками похожего материала — Пенополистирол технические характеристики. Это аналогичный, похожий по типу утеплитель, но имеющий другую технологическую схему производства и структуру.

Что влияет на теплопроводность экструдированного пенополистирола?

Для любого утеплителя плотность напрямую влияет на теплопроводность. Экструдированный пенополистирол также не является исключением. Плотность отражает содержание воздуха в материалах, и чем она выше, тем ниже коэффициент теплопроводности. В случае полистирола повышение плотности с 10 до 35 кг/куб. м понижает его теплопроводность с 0,044 до 0,032 Вт/м*К.

Чтобы облегчить расчёты при проектировании, некоторые производители теплоизоляции дополнительно вводят графит в экструзионный пенополистирол. Теплопроводность пенополистирола разной плотности при этом выравнивается до единого показателя в 0,032. Именно поэтому, когда потребитель покупает материал, ему нет необходимости уточнять теплопроводность экструдированного пенополистирола различной плотности.

Почему размеры экструдированного пенополистирола разные?

Размеры экструдированного пенополистирола могут различаться у разных производителей. Кроме того, существуют специфические виды плит, имеющих специальное назначение. Посмотрим какие варианты габаритов предлагает один из поставщиков, к примеру Пеноплэкс (другие примеры для сравнения лучше посмотреть в разделе Экструзионный пенополистирол). Он выпускает экструдированный пенополистирол, размеры листа которого в основном равны 1200х600 мм. Но бывают и исключения.

Так, плиты для дорожных работ и кровли производят размером 600х2400 мм. Для таких конструкций принципиальна минимизация стыков, поэтому нужен как можно более габаритный пенополистирол экструдированный. Характеристики и толщина плит так же имеют специфику, к примеру последняя варьируется от 20 до 150 мм. Мощные блоки для дорожного строительства делают размером 600х3000 мм и толщиной до 1 м. Для трубопроводов предусмотрен утеплитель из отдельных сегментов округлой формы длиной 2400 мм и диаметром от 60 до 1430 мм.

Какая у ЭПП горючесть?

Так ставить вопрос не совсем корректно, потому что бывает разный по огнестойкости экструдированный пенополистирол. Горючесть плит ЭПП, например, ещё недавно относили к классу Г1 (слабо горючий), но затем, несмотря на то, что антипирены значительно повысили стойкость к огню, ГОСТы были пересмотрены и ЭПП отнесён к классам Г3 (нормально горючий) и Г4 (сильно горючий). И как утверждают производители, при горении ЭПП, как и дерево, выделяет только угарный и углекислый газы.

Тем не менее любой экструзионный пенополистирол, технические характеристики при этом не важны, имеет ограничение на использование — температура, превышающая 75^оС не должна достигать плит. Поэтому эта теплоизоляция не может применяться для утепления бань, саун и других нагреваемых помещений, горячих трубопроводов, промышленного оборудования и пр. Для кровель предусмотрен утеплитель повышенной огнестойкости. Подробнее об огнестойкости отдельных марок читайте на странице Экструдированный пенополистирол.

Какой плотности ЭПП лучше выбрать?

Выбор зависит от того, для каких целей вы приобретаете экструдированный пенополистирол. Плотность влияет на теплопроводность, и чтобы не ошибиться, лучше ориентироваться на функциональное назначение той или иной марки. Никакой дополнительной ценности утеплитель с большим весом не несёт, только увеличивает нагрузку на несущую конструкцию.

Долго ли прослужит ЭПП?

Срок службы экструдированного пенополистирола значительно выше, чем у пенопласта, и составляет порядка 80-100 лет. Для сильно нагружаемых конструкций некоторые производители указывают срок службы в 50 лет, против 10 у пенопласта.

Какие недостатки есть у ЭПП?

Как и любой материал недостатки так же имеет и пенополистирол экструдированный. Характеристики его сейчас очень разнообразные, соответственно различаются свойства и возможности, но для всех марок можно выделить общие слабые места:

разрушается при соприкосновении со сложными углеводородами, такими как растворители, так же от материалов на растворителях, любых мастик на растворителях, соприкосновение с жидкими составами на растворителях губительно для него;

горючесть, которая немного компенсируется способностью самозатухания;

низкая стойкость к ультрафиолетовым лучам, т. е. утеплитель не стоит использовать в открытом виде;

применение при температуре не выше 75^оС.

Понравился материал статьи? Расскажите о нём:

ПЕНОПЛЭКС® — оптимальное техническое решение для теплоизоляции плоских кровель » Вcероссийский отраслевой интернет-журнал «Строительство.RU»

Экструзионный пенополистирол, из которого изготовлены плиты ПЕНОПЛЭКС®, превосходит широко распространенные теплоизоляционные материалы по всем техническим критериям выбора утеплителя для плоских кровель, а для инверсионных кровель является безальтернативным.

При выборе теплоизоляционного материала главным критерием является его теплозащитная способность. Это свойство выражается коэффициентом теплопроводности (λ). У плит ПЕНОПЛЭКС^® из экструзионного пенополистирола он не превышает 0,034 Вт/м∙°С в самых неблагоприятных условиях, в том числе при эксплуатации «Б», т.е. при сочетании неблагоприятных влажностных факторов (см. таблицу 2 в п. 4.3 СП 50.13330.2012). Сразу отметим, что проектировщики используют в своих расчетах λ_А или λ_Б (при эксплуатации «А» или «Б»), т.е. расчетный коэффициент теплопроводности материала не в сухом состоянии, а в реальных условиях, в том числе при повышенной влажности, когда у большинства утеплителей теплопроводность существенно возрастает, т.е. ухудшается.

Коэффициент теплопроводности 0,034 Вт/м∙°С — это показатель, заявленный компанией «ПЕНОПЛЭКС». Выбирая материал, многие специалисты не всегда довольствуются данными производителя и предпочитают собрать информацию из нескольких источников. Резонно предположить, что наиболее авторитетным источником будет уже упомянутый нормативный документ СП 50.13330.2012, которым проектировщики и строители обязаны руководствоваться при проектировании и устройстве теплозащиты. В данном СП имеется приложение «Т» под названием «Расчетные теплотехнические показатели строительных материалов и изделий». Любопытно, что там значения λ_Б для экструзионного пенополистирола еще ниже — 0,031-0,032 Вт/м∙°С, а значит лучше, чем заявляет производитель. Это объясняется тем, что производитель учитывает срок службы материала, весьма немалый. По результатам испытаний в НИИ Строительной физики РААСН долговечность плит ПЕНОПЛЭКС^® составляет не менее 50 лет. Но у других широко распространенных теплоизоляционных материалов λ_Б существенно выше, чем даже 0,034 Вт/м∙°С. По данным приложения «Т» к СП 50.13330.2012, этот параметр составляет от 0,044 до 0,055 Вт/м∙°С (минераловатные плиты из стеклянного и каменного волокна) и 0,044–0,059 Вт/м∙°С (беспрессовый пенополистирол, ПСБ).

Вторым критерием выбора теплоизоляционного материала является влагостойкость. Теплопроводность воды более чем в 10 раз выше, чем у широко распространенных утеплителей. Попадая в структуру материала, вода резко снижает теплозащитные свойства. Именно благодаря уникальной закрытой мелкоячеистой структуре экструзионный пенополистирол не впитывает влагу. Водопоглощение плит ПЕНОПЛЭКС^® не превышает 0,5% по объему, что можно считать пренебрежимо малой величиной. Минеральная вата обладает волокнистой структурой, поэтому быстро поглощает воду и теряет теплозащитные свойства. То же можно сказать и о зернистом ПСБ.

Важно отметить, что для инверсионных плоских кровель имеется строгое нормативное требование (согласно п. 5.4.3 СП 17.13330.2017 «Кровли») по водопоглощению для теплоизоляционного материала — не более 0,7%. Этому условию соответствует только экструзионный пенополистирол.

В том же пункте норматива изложено требование к инверсионным кровлям по прочности, которому, опять-таки, отвечает только экструзионный пенополистирол. Прочность на сжатие теплоизоляционного материала должна быть не менее 100 кПа. Плиты ПЕНОПЛЭКС^®, применяемые для утепления кровель, имеют прочность на сжатие при 10%-ной деформации не менее 150 кПа (0,15 МПа), а для инверсионных кровель производитель рекомендует плиты ПЕНОПЛЭКС^®ГЕО, у которых этот показатель еще выше — от 0,3 МПа. У самой прочной минеральной ваты данный параметр не превышает 0,07 МПа.

Прочность — третий важный критерий выбора теплоизоляции для плоской кровли, которая должна выдерживать нагрузки при обслуживании крыши.

Таким образом, экструзионный пенополистирол имеет явные преимущества перед другими широко распространенными утеплителями по теплопроводности, влагостойкости, прочности и долговечности. Но это еще не полный список. Плиты ПЕНОПЛЭКС^® из экструзионного пенополистирола экологически безопасны, биостойки, удобны в монтаже.

В заключение следует упомянуть о пожарной безопасности кровель с применением теплоизоляции ПЕНОПЛЭКС^®. Все кровельные системы, разработанные компанией «ПЕНОПЛЭКС», прошли оценку противопожарных характеристик во ВНИИПО МЧС России и имеют класс пожарной опасности К0.

На рис.: кровельная система «ЭКСТРА» с применением ПЕНОПЛЭКС^® в качестве теплоизоляции и уклонообразующего слоя

1 — Гидроизоляция PLASTFOIL^® производства компании «ПЕНОПЛЭКС»

2 — Крепеж

3 — Разделительный слой из геотекстиля

4 — Уклонообразующий слой из сборных элементов ПЕНОПЛЭКС^®УКЛОН

5 — Теплоизоляция ПЕНОПЛЭКС^®

6 — Пароизоляция

7 — Основание

Для многих технических решений кровель с теплоизоляцией ПЕНОПЛЭКС^® разработаны BIM-модели, которые можно скачать с официального сайта компании.

На первой фотографии: теплоизоляция кровли цеха магнезитных изделий (ЦМИ) № 2 завода «Группы Магнезит» в городе Сатке Челябинской области

Пенополистирол — EPS — Теплоизоляция

Как правило, полистирол представляет собой синтетический ароматический полимер, изготовленный из мономера стирола, полученного из бензола и этилена, нефтепродуктов. Полистирол может быть твердым или вспененным. Полистирол представляет собой бесцветный прозрачный термопласт, который обычно используется для изготовления изоляции из пенопласта или картона, а также типа насыпной изоляции, состоящей из небольших шариков полистирола. Пенополистирол 95-98% воздуха. Пенополистирол является хорошими теплоизоляторами и часто используется в качестве строительных изоляционных материалов, таких как изоляционные бетонные формы и конструкционные теплоизоляционные панельные строительные системы. Вспененный полистирол (EPS) и экструдированный полистирол (XPS) изготовлены из полистирола. Тем не менее, EPS состоит из маленьких пластиковых шариков, сплавленных между собой, а XPS начинается с расплавленного материала, выдавливаемого из формы в листы. XPS чаще всего используется в качестве пенопластовой изоляции.

Пенополистирол (EPS) представляет собой жесткий и прочный пенопласт с закрытыми порами. На строительство и строительство приходится около двух третей спроса на пенополистирол, и он используется для изоляции (полости) стен, крыш и бетонных полов. Благодаря своим техническим свойствам, таким как малый вес, жесткость и формуемость, пенополистирол может использоваться в самых разных областях, например, для изготовления подносов, тарелок и ящиков для рыбы.

Хотя как вспененный, так и экструдированный полистирол имеют структуру с закрытыми порами, они проницаемы для молекул воды и не могут считаться пароизоляцией. Между вспененными гранулами с закрытыми порами в пенополистироле имеются промежуточные зазоры, которые образуют открытую сеть каналов между склеенными гранулами. Если вода замерзнет и превратится в лед, она расширится и может привести к отрыву гранул полистирола от пенопласта.

Классификация изоляционных материалов

Для изоляционных материалов можно определить три общие категории. Эти категории основаны на химическом составе основного материала, из которого производится изоляционный материал.

Далее дается краткое описание этих типов изоляционных материалов.

Неорганические изоляционные материалы

Как видно из рисунка, неорганические материалы можно классифицировать соответственно:

Фиброзные материалы
- Стеклянная шерсть
- Скальная шерсть
Клеточные материалы
- Кальциевый Силикат
- Клеточный стеклянный стеклянный стек из нефтехимического или возобновляемого сырья (на биологической основе). Почти все нефтехимические изоляционные материалы представляют собой полимеры. Как видно из рисунка, все нефтехимические изоляционные материалы являются ячеистыми. Материал является ячеистым, когда структура материала состоит из пор или ячеек. С другой стороны, многие растения содержат волокна для прочности. Поэтому почти все изоляционные материалы на биооснове являются волокнистыми (кроме вспененной пробки, которая является ячеистой).
  Органические изоляционные материалы могут быть классифицированы соответственно:
  - Нефтехимические материалы (производство масла/угля)
    - Расширенный полистирол (EPS)
    - Экстрадированный полистирол (XPS)
    - Polyurethan PIR)
  - Возобновляемые материалы (растительного/животного происхождения)
    - Целлюлоза
    - Пробка
    - Древесное волокно
    - Конопляное волокно
    - Льняная шерсть
    - Sheeps Wool
    - Изоляция хлопка
  Другие изоляционные материалы
  - Клеточное стекло
  - Airgel
  - Вакуумные панели
  Термическая обмена. ватт), передаваемой через квадрат материала заданной толщины (в метрах) из-за разницы температур. Чем ниже теплопроводность материала, тем больше способность материала сопротивляться теплопередаче и, следовательно, выше эффективность изоляции.
  Типичные значения теплопроводности для пенополистирола находятся между 0,030 и 0,040 Вт/м∙K .
  Теплоизоляция в основном основана на очень низкой теплопроводности газов. Газы обладают плохими свойствами теплопроводности по сравнению с жидкостями и твердыми телами и, таким образом, являются хорошим изоляционным материалом, если их можно уловить (например, в пенообразной структуре). Воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами. Но главная польза в отсутствии конвекции. Поэтому многие изоляционные материалы (например, пенополистирол ) функционируют просто благодаря наличию газонаполненных карманов , предотвращающих крупномасштабную конвекцию .
  Чередование газового кармана и твердого материала приводит к тому, что тепло должно передаваться через множество поверхностей, что приводит к быстрому снижению коэффициента теплопередачи.
  Пример – Изоляция из пенополистирола
  Основным источником потерь тепла из дома являются стены. Рассчитайте скорость теплового потока через стену 3 м х 10 м на площади (А = 30 м ²). Стена имеет толщину 15 см (L ₁ ) и выполнена из кирпича с теплопроводностью k ₁ = 1,0 Вт/м.К (плохой теплоизолятор). Предположим, что температура внутри и снаружи помещения составляет 22°C и -8°C, а коэффициенты конвективной теплопередачи на внутренней и внешней сторонах равны h ₁ = 10 Вт/м ² K и h ₂ = 30 Вт/м ² К соответственно. Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят, в частности, от окружающих и внутренних условий (ветер, влажность и т. д.).
  1. Рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту неизолированную стену.
  2. Теперь предположим теплоизоляцию на внешней стороне этой стены. Используйте изоляцию из пенополистирола толщиной 10 см (L ₂ ) с теплопроводностью k ₂ = 0,03 Вт/м·К и рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту композитную стену.
  Решение:
  Многие процессы теплопередачи включают составные системы и даже включают комбинацию теплопроводности и конвекции. Часто удобно работать с общий коэффициент теплопередачи , , известный как U-фактор в этих композитных системах. U-фактор определяется выражением, аналогичным закону охлаждения Ньютона :
  Общий коэффициент теплопередачи связан с общим тепловым сопротивлением и зависит от геометрии задачи.
  1. голая стена
  Предполагая одномерный теплообмен через плоскую стенку и пренебрегая излучением, общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как:
  Тогда общий коэффициент теплопередачи равен:
  U = 1 / (1/10 + 0,15/1 + 1/30) = 3,53 Вт/м ² K
  Тепловой поток можно рассчитать следующим образом:
  q = 3,53 [Вт/м ² K] x 30 [K] = 105,9 Вт/м стена будет:
  q _потери = q . A = 105,9 [Вт/м ² ] x 30 [м ² ] = 3177W
  1. композитная стена с теплоизоляцией
  Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую композитную стену, отсутствие теплового контактного сопротивления и пренебрегая излучением, можно рассчитать общий коэффициент теплопередачи как:
  Тогда общий коэффициент теплопередачи равен:
  U = 1 / (1/10 + 0,15/1 + 0,1/0,03 + 1/30) = 0,276 Вт/м ² K
  Тогда тепловой поток можно рассчитать следующим образом:
  q = 0,276 [Вт/м ² К] x 30 [К] = 8,28 Вт/м ²
  Общие потери тепла через эту стену будут:
  q _убыток = q . A = 8,28 [Вт/м ² ] x 30 [м ² ] = 248 Вт
  Как видно, добавление теплоизолятора приводит к значительному снижению тепловых потерь. Необходимо добавить, что добавление очередного слоя теплоизолятора не дает столь высокой экономии. Это лучше видно из метода термического сопротивления, который можно использовать для расчета теплопередачи через композитные стены . Скорость устойчивого теплообмена между двумя поверхностями равна разности температур, деленной на общее тепловое сопротивление между этими двумя поверхностями.
  
  Ссылки:
  Теплопередача:
  1. Основы тепломассообмена, 7-е издание. Теодор Л. Бергман, Эдриенн С. Лавин, Фрэнк П. Инкропера. John Wiley & Sons, Incorporated, 2011. ISBN: 9781118137253.
  2. Тепломассообмен. Юнус А. Ценгель. McGraw-Hill Education, 2011. ISBN: 9780071077866.
  3. Министерство энергетики США, термодинамика, теплопередача и поток жидкости. Справочник по основам Министерства энергетики, том 2 из 3, май 2016 г.
  Ядерная и реакторная физика:
  1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Аддисон-Уэсли, Рединг, Массачусетс (1983).
  2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную технику, 3-е изд., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
  3. WM Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
  4. Гласстоун, Сезонске. Разработка ядерных реакторов: разработка реакторных систем, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
  5. WSC Уильямс. Ядерная физика и физика элементарных частиц. Кларендон Пресс; 1 издание, 1991 г., ISBN: 978-0198520467
  6. Г.Р.Кипин. Физика ядерной кинетики. Паб Эддисон-Уэсли. Ко; 1-е издание, 1965 г.
  7. Роберт Рид Берн, Введение в работу ядерных реакторов, 1988 г.
  8. Министерство энергетики, ядерной физики и теории реакторов США. Справочник по основам Министерства энергетики, том 1 и 2. 19 января.93.
  9. Пол Ройсс, Нейтронная физика. EDP Sciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.
  Advanced Reactor Physics:
  1. К. О. Отт, В. А. Безелла, Введение в статистику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, исправленное издание (1989 г.), 1989 г., ISBN: 0-894-48033-2.
  2. К. О. Отт, Р. Дж. Нойхольд, Введение в динамику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1985, ISBN: 0-894-48029-4.
  3. Д. Л. Хетрик, Динамика ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48453-2.
  4. Э. Э. Льюис, В. Ф. Миллер, Вычислительные методы переноса нейтронов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48452-4.
  См. выше:
  Изоляционные материалы
  Теплопроводность пенополистирола
  Теплопроводность определяется как количество тепла (в ваттах), передаваемое через квадрат материала заданной толщины (в метрах) из-за разница в температуре. Чем ниже теплопроводность материала, тем больше способность материала сопротивляться теплопередаче и, следовательно, выше эффективность изоляции. Типичные значения теплопроводности для пенополистирола находятся между 0,030 и 0,040 Вт/м∙K .
  Теплоизоляция в основном основана на очень низкой теплопроводности газов. Газы обладают плохими свойствами теплопроводности по сравнению с жидкостями и твердыми телами и, таким образом, являются хорошим изоляционным материалом, если их можно уловить (например, в пенообразной структуре). Воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами. Но главная польза в отсутствии конвекции. Поэтому многие изоляционные материалы (например, пенополистирол ) функционируют просто за счет наличия множества заполненных газом карманов, которые предотвращают широкомасштабную конвекцию .
  Чередование газового кармана и твердого материала приводит к тому, что тепло должно передаваться через множество поверхностей, что приводит к быстрому снижению коэффициента теплопередачи.
  
  Ссылки:
  Теплопередача:
  1. Основы тепломассообмена, 7-е издание. Теодор Л. Бергман, Эдриенн С. Лавин, Фрэнк П. Инкропера. John Wiley & Sons, Incorporated, 2011. ISBN: 9781118137253.
  2. Тепломассообмен. Юнус А. Ценгель. McGraw-Hill Education, 2011. ISBN: 9780071077866.
  3. Министерство энергетики, термодинамики, теплопередачи и потока жидкости США. Справочник по основам Министерства энергетики, том 2 из 3, май 2016 г.
  Ядерная и реакторная физика:
  1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Аддисон-Уэсли, Рединг, Массачусетс (1983).
  2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную технику, 3-е изд., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
  3. WM Stacey, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
  4. Гласстоун, Сезонске. Разработка ядерных реакторов: разработка реакторных систем, Springer; 4-е издание, 1994 г.