Ппу плотность: Пенополиуретан технические характеристики — – Какой плотности ППУ лучше для дивана?

Технология пенополиуретана, ппу характеристики

1. История создания и применение ППУ.
2. Компоненты пенополиуретана и производители сырья.
3. Получение пенополиуретана, характеристики и свойства.
4. Оборудование для пенополиуретана.
5. Бизнес-план по напылению ППУ.

При смешивании всех компонентов в строго заданных пропорциях, которые указаны в паспорте производителя сырья и обеспечиваются применяемым оборудованием ДУГА®, синтезируется пенополиуретан с последующим вспениванием и отверждением. Технология пенополиуретана определяется характеристиками конкретной системы компонентов, в паспорте которых производителем всегда указываются важнейшие параметры, необходимые оператору при получении изделия из пенополиуретана (ППУ): время старта системы – отсчитывается от момента смешивания компонентов до начала вспенивания; время гелеобразования — отсчитывается от момента смешивания компонентов до начала полимеризации, при которой можно получить тянущиеся нити синтезированного полимера; кажущаяся плотность (при свободном вспенивании) – отношение массы полученного ППУ к его объёму. Эти параметры задаются производителями сырья для получения заданного результата, в зависимости от требований, предъявляемых к конечному изделию из пенополиуретана. Например, для напылительных систем ППУ время старта обычно невелико (3-10 секунд), так как ППУ должен начинать вспениваться сразу после напыления на поверхность. У систем компонентов, предназначенных для заливки ППУ, время старта увеличивают (от 15 до 60 секунд) для того, чтобы успеть равномерно залить смесь в полости формы или объекта. Параметр времени гелеобразования важен тем, что с момента его начала происходит резкое повышение вязкости смеси, в результате которого смесь теряет способность к дальнейшему растеканию (это особенно актуально для заливочных систем). Плотность полученного ППУ важна для целей его дальнейшего использования (теплоизоляция или изделия из ППУ). Небольшая плотность подойдёт для качественной тепло-шумоизоляции, повышенная – для обеспечения требуемой жесткости покрытия, высокая – для прочности готовых изделий из ППУ.

Технология пенополиуретана подразумевает соединение компонентов путем смешивания в распылителе или заливочном узле с последующим нанесением на поверхность или заливкой в форму: оборудование ППУ ДУГА® — видео напыления. В результате смешивания основных компонентов и прохождения химической реакции из пресыщенной газом жидкости по мере её застывания и увеличения вязкости образуется вспенённый пластический материал – пенополиуретан, часть твёрдой фазы которого заменена газом, находящимся в массе полимера в виде множества ячеек-пузырьков. Максимальное давление впенивающегося ппу в закрытой форме достигает 6 кгс/см². В зависимости от заданных производителем сырья параметров (скорости роста полимера и реакции газообразования на стадии вспенивания) стенки ячеек оказываются разрушенными или закрытыми, что определяет формирование эластичного или жесткого ППУ соответственно. ППУ характеристики материала, соответственно, будут отличаться. Каждая партия компонентов сопровождается собственным паспортом от производителя. В паспорте указаны наименование организации, марка компонента и номер партии, дата изготовления, характеристики системы и конечного продукта. Профессиональное ППУ оборудование

ППУ характеристики и свойства

1. Теплоизоляция и паропроницаемость ППУ

Основным и наиболее важным параметром для выбора пенополиуретана в качестве теплоизоляции, является низкий коэффициент теплопроводности ППУ: 0,019 — 0,029 Вт/М*К. Наглядно оценить такое важное качество можно, сравнивая различные строительные материалы, толщину которых нужно применить для достижения одинаковой теплопроводности конструкции: Важнейшими качествами любого теплоизоляционного материала, применяемого в строительстве, являются его низкие коэффициенты теплопроводности и паропроницаемости, экологическая чистота, прочность и водостойкость. Низкая паропроницаемость, вопреки распространённому ошибочному мнению о «дышащих стенах», как обязательном условии качественного экологически чистого жилья, не менее важна, чем хорошая теплоизоляция. Более того, эти два важнейших параметра неразрывно связаны друг с другом. Теплоизоляционные свойства материала напрямую зависят от его способности пропускать воздух. Идеальная теплоизоляция не должна пропускать воздух вообще. В случае высокого коэффициента паропроницаемости материала, он будет впитывать пары влаги, набухать и терять свои основные свойства, то есть перестаёт быть теплоизоляцией. Кроме того, такой утеплитель становится прекрасной средой для развития плесени, грибков и микроорганизмов. Вред от таких «соседей» трудно переоценить. В строительных конструкциях наиболее подвержены таким отрицательным процессам различного вида минераловатные утеплители, неотъемлемым атрибутом применения которых является обязательный монтаж пароизоляционной, гидроизоляционной и ветрозащитной мембран для защиты от пара изнутри помещения и от влаги и ветра снаружи. По сути, необходимость применения паро-, влаго-, и ветроизоляции в конструкциях с применением минераловатных утеплителей нужна именно для того, чтобы не допустить прохождения воздуха и паров влаги через теплоизоляцию и устранить тот самый эффект «дышащих стен». Это вполне объяснимо, так как основной целью теплоизоляционного материала является снижение потерь на отопление или охлаждение, в том числе, блокированием прохождения воздуха через материалы конструкции. Выведение лишней влаги из помещений и приток свежего воздуха снаружи должен обеспечиваться, в первую очередь, грамотно спроектированной вентиляционной системой объекта, а не микроотверстиями конструкций, тем более теплоизоляции. Особенно, если учесть тот факт, что объём выводимой через паропроницаемые материалы влаги в десятки раз меньше, чем требуется в реальной жизни (например, в процессе приготовления пищи, сушке белья, работающем душе в ванной и т.п.). Качественный утеплитель с низкой паропроницаемостью обеспечивает отличную теплоизоляцию, шумоизоляцию, отсутствие сквозняков, пыли и влаги, а также препятствует прохождению влаги через себя в так называемую «точку росы», предотвращая образование конденсата на материалах конструкции. Не менее важную роль играют выдающиеся

ППУ характеристики в теплоизоляции скатных кровель. Каждая оттепель зимой связана с появлением опасных сосулек, возникающих при таянии снега не только и не столько от солнечных лучей, но и от плохой теплоизоляции кровли, нагреваемой снизу прохождением тёплого воздуха из помещений. Теплоизоляция зданий и сооружений пенополиуретаном с 95% закрытыми ячейками решает большинство строительных и эксплуатационных проблем, обеспечивая длительный срок службы защищаемого объекта.

Теоретически теплоизоляция любого объекта пенополиуретаном возможна как снаружи, так и изнутри. На первый взгляд, с точки зрения упрощения процесса, утепление, например, стен или кровли изнутри выглядит предпочтительным – нет зависимости от погодных явлений, не требуется подогрев компонентов ППУ в холодное время года, нет дополнительных затрат на строительные леса и подмостки. Однако, с точки зрения технической грамотности такого решения, утепление стен или кровли изнутри не является правильным вариантом. Если даже не учитывать тот факт, что внутренняя теплоизоляция будет уменьшать полезный объём объекта, существует ряд отрицательных последствий внутренней теплоизоляции:

• Строительные материалы, из которых построен объект, не будут прогреваться должным образом и начнут постепенно разрушаться под действием окружающей среды и перепадов температур.
• Будут образовываться мостики холода в местах примыканий строительных конструкций снаружи объекта, так как не будет обеспечено цельное теплоизоляционное покрытие. Соответственно, будет происходить утечка тепла/холода.
• Расположение точки росы при внутреннем варианте теплоизоляции будет смещено уже к границе между теплоизоляцией и стеновой или кровельной конструкцией, что также не будет способствовать долговечности объекта и приведёт к ускоренному разрушению строительного материала, а также будет препятствовать созданию правильного микроклимата внутри помещения.

Учитывая возможные отрицательные последствия внутреннего расположения теплоизолирующего слоя, требования СНиП в области теплоизоляции объекта предписывают размещение строительных материалов с более высокой теплопроводностью и теплоёмкостью (кирпич, бетон, камень) именно с внутренней стороны строительной конструкции. Примерная схема движения воздуха в типовом коттедже: Для теплотехнического расчёта при проектировании будущего здания или сооружения используют численные показатели коэффициентов теплопроводности и паропроницаемости, параметры которых для большинства применяемых в строительстве материалов приведены в таблице: Сравнительная таблица теплопроводности и паропроницаемости различных строительных материалов (ппу характеристики в сравнении):

Материал	Плотность, кг/м3	Теплопроводность, Вт/(м*К)	Эквивалентная толщина, м (при сопротивлении теплопередаче = 4,2 м2*К/Вт)	Пароницаемость, Мг/(м*ч*Па)	Эквивалентная толщина, м (при сопротивлении паропроницанию =1,6 м 2*ч*Па/мг)
Железобетон	2500	1.69	7.10	0.03	0.048
Бетон	2400	1.51	6.34	0.03	0.048
Керамзитобетон	1800	0.66	2.77	0.09	0.144
Керамзитобетон	500	0.14	0.59	0.30	0.48
Кирпич красный глиняный	1800	0.56	2.35	0.11	0.176
Кирпич, силикатный	1800	0.70	2.94	0.11	0.176
Кирпич керамический пустотелый (брутто1400)	1600	0.41	1.72	0.14	0.224
Кирпич керамический пустотелый (брутто1000)	1200	0.35	1.47	0.17	0.272
Пенобетон	1000	0.29	1.22	0.11	0.176
Пенобетон	300	0.08	0.34	0.26	0.416
Гранит	2800	3.49	14.6	0.008	0.013
Мрамор	2800	2.91	12.2	0.008	0.013
Сосна, ель поперек волокон	500	0.09	0.38	0.06	0.096
Дуб поперек волокон	700	0.10	0.42	0.05	0.08
Сосна, ель вдоль волокон	500	0.18	0.75	0.32	0.512
Дуб вдоль волокон	700	0.23	0.96	0.30	0.48
Фанера клееная ФК	600	0.12	0.50	0.02	0.032
ДСП, ОСП-3	1000	0.15	0.63	0.12	0.192
ПАКЛЯ	150	0.05	0.21	0.49	0.784
Гипсокартон	800	0.15	0.63	0.075	0.12
Картон облицовочный	1000	0.18	0.75	0.06	0.096
Минвата	200	0.070	0.30	0.49	0.784
Минвата	100	0.056	0.23	0.56	0.896
Минвата	50	0.048	0.20	0.60	0.96
Пенополистирол	33	0.031	0.13	0.013	0.021
ПЕНОПОЛИСТИРОЛ ЭКСТРУДИРОВАННЫЙ	45	0.036	0.13	0.013	0.021
Пенополистирол	150	0.05	0.21	0.05	0.08
Пенополистирол	100	0.041	0.17	0.05	0.08
Пенополистирол	40	0.038	0.16	0.05	0.08
Пенопласт ПВХ	125	0.052	0.22	0.23	0.368
ПЕНОПОЛИУРЕТАН	80	0.041	0.17	0.05	0.08
ПЕНОПОЛИУРЕТАН	60	0.035	0.15	0.0	0.08
ПЕНОПОЛИУРЕТАН	40	0.029	0.12	0.05	0.08
ПЕНОПОЛИУРЕТАН	30	0.020	0.09	0.05	0.08
Керамзит	800	0.18	0.75	0.21	0.336
Керамзит	200	0.10	0.42	0.26	0.416
Песок	1600	0.35	1.47	0.17	0.272
Пеностекло	400	0.11	0.46	0.02	0.032
Пеностекло	200	0.07	0.30	0.03	0.048
Битум	1400	0.27	1.13	0.008	0.013
ПОЛИУРЕТАНОВАЯ МАСТИКА	1400	0.25	1.05	0.00023	0.00036
Полимочевина	1100	0.21	0.88	0.00023	0.00054

2. Теплоизоляция и паропроницаемость ППУ

Широкому распространению в различных областях жизнедеятельности человека пенополиуретан обязан, в том числе, благодаря своей устойчивости к различным агрессивным средам: бензину, морской воде, минеральным маслам, промышленным газам, пластификаторам, растительным и животным жирам, многим кислотам, щелочам и растворителям. Рабочие температуры применения теплоизоляции и изделий из ППУ лежат в диапазоне от -100 ℃ до +150 ℃. ППУ не подвержен влиянию микроорганизмов, плесени. Как и любой полимер, пенополиуретан подвержен постепенному старению и разрушению под действием ультрафиолета. С целью достижения максимального срока службы ППУ, желательно защитить его от попадания прямых солнечных лучей. Современные системы ППУ, включающие необходимые добавки, позволяют получать материал, который является достаточно устойчивым к воздействию УФ-излучения (разрушение внешнего слоя незащищённого от прямых солнечных лучей ППУ не превышает 1 мм в год). При этом нужно учитывать, что на практике пенополиуретан обычно не имеет прямого контакта с ультрафиолетом, как правило, не являясь финишным слоем в конструкции здания, либо будучи защищённым различными покрытиями (штукатуркой, гидроизоляцией, декоративной окраской и т.п.). Учитывая длительный (не менее 20 лет) срок службы ППУ, целесообразно выбирать не менее долговечные финишные покрытия, например, эмали на основе кремнийорганических соединений и т.п. При надлежащей защите ППУ характеристики останутся неизменными на многие десятилетия. Защитить пенополиуретан и одновременно выполнить качественную гидроизоляцию объекта можно, применяя оборудование для жидкой резины ДУГА®.

3. Пожароопасность пенополиуретана

С началом бурного развития в прошлом веке мировой химической промышленности и связанного с этим массового применения химической продукции во всех сферах, возникла необходимость в подтверждении пожарной безопасности применяемых материалов. Большинство испытаний и проверок были проведены ещё во второй половине прошлого века. Основные выводы и результаты этих работ относительно пенополиуретана можно свести к следующему: самостоятельно материал не горит и огонь не распространяет. Эти факты подтверждены, в том числе, наглядными испытаниями, многократно проводимыми в разных странах, в том числе во ВНИИПО в России. Наглядные результаты реальной стойкости ППУ к открытому огню сегодня можно без труда найти во многих видеороликах интернета. Например, посмотреть реальное видео горючести пенополиуретана можно на нашем сайте в разделе видео. Группы горючести ППУ различных марок и назначения лежат в пределах от Г4 (сильногорючие) до Г1 (слабогорючие). По степени воспламеняемости большинство пенополиуретанов относится к группе В2 (умеренновоспламеняемые). Непосредственно горению подвержены лишь продукты термического разложения пенополиуретана, которое происходит при нагреве свыше 600℃. Учитывая, что ППУ, как правило, находится в качестве утеплителя снаружи объекта, при достижении такой температуры в слое теплоизоляции, от объекта внутри уже ничего не остаётся. Выход токсичных веществ при нагреве пенополиуретана начинается при температурах от 450℃, а опасная концентрация наиболее опасной токсической составляющей – синильной кислоты – наступает лишь при нагреве ППУ до 1000℃. В случае внешней теплоизоляции из ППУ опасные вещества растворяются в атмосферном воздухе. При достижении подобных температур внутри объекта, наибольшую опасность для здоровья будут представлять уже не продукты выделения ППУ, а угарный газ, который выделяется из многих материалов, например, отделочных, декоративных, тканей, фанеры, ДСП и т.п. при гораздо более низких температурах. Например, продукты разложения древесины, шерсти, некоторых других материалов являются гарантированной причиной гибели живых организмов уже при температуре 400 ℃. Доля опасности для здоровья человека при пожаре именно пенополиуретана уменьшается ещё и в связи с его низкой плотностью, из-за которой количество материала на единицу объёма (а, следовательно, и количество выделяемых вредных веществ) значительно меньше, чем у материалов с монолитной структурой. Теплота сгорания ППУ примерно в шесть раз меньше, чем аналогичный параметр у древесины. Несомненный плюс применения ППУ в виде низкого коэффициента теплопроводности и тут играет важную роль: в случае пожара из-за низкой теплопроводности материал медленно прогревается внутрь своей структуры, что сильно замедляет процесс разложения ППУ и выделения из него вредных веществ. Кроме того, в отличие от многих распространённых материалов, ППУ не способен к самостоятельному тлению. Благодаря отсутствию воздушной тяги через пенополиуретановую изоляцию (в отличие от минераловатных утеплителей) во время пожара не образуется и дополнительный приток кислорода, что является немаловажным фактором замедления распространения горения по объекту. Все эти факты говорят в пользу применения пенополиуретана, как наименее опасного из многих материалов, которые человек использует в своей жизнедеятельности.

Выбор компонентов для пенополиуретана и технологические характеристики ППУ

Пенополиуретан (ППУ) – полимер, относится к категории газонаполненных пластмасс. Он получается в ходе реакции двух жидких веществ: полиола и полиизоцианата. Реакция сопровождается процессами нуклеации, вспенивания и образования газонаполненных твердых ячеек.

Действующие вещества реакции полимеризации ППУ

1. Компонент A: полиол – вязкая жидкость белого цвета, содержащая различные реагенты во взвешенном состоянии. Вещество определяет основные характеристики ППУ: плотноcть, прочность, способность к воспламенению. Свойства полиола определяют ход реакции:

• или это быстрое вспенивание и затвердевание;
• или пластичное растекание и постепенный переход в твердое состояние.

2. Компонент B: изоцианат – токсичная горючая жидкость коричневого цвета, легко реагирующая с водой. Изменение пропорций при смешивании компонента B с полиолом влияет на свойства ППУ.
3. Антипирены (Триxлорэтилфосфат – ТXЭФ) – добавки, мешающие ППУ быстро воспламеняться.

Факторы влияния на технологические характеристики ППУ

1. Сфера применения. Производитель постоянно работает над свойствами выпускаемого материала, приспосабливая их к требованиям технологии в различных производственных ситуациях. Так, разработан и налажен выпуск ППУ для заливки труб с такими качествами:

• повышенная текучесть,
• продолжительное время до старта реакции,
• замедленное вспенивание.

Увеличение времени реакции на 40-50 сек. позволит материалу заполнить всю поверхность трубы. Предприятие обеспечит также соответствие плотности ППУ требованиям ГОСТа по утеплению трубопроводов. Исследования ведутся с целью создания оптимальных материалов для панелей, декора, заполнения скорлуп. В первую очередь учитываются потребности крупных клиентов, а также рыночный спрос.

2. Время старта. Так называется период от момента смешивания компонентов до начала вспенивания.

• Для процесса нанесения пенополиуретана на поверхности требуется короткий промежуток: 2-7 секунд, чтобы вещество не успело стечь.
• При заливке полостей время старта задерживается до 25 сек. — перед вспениванием материал должен заполнить все пустоты.

Данные о времени старта и подъема пенопласта, экспериментально полученные в заводских лабораториях, указываются в сертификате.

Пример. Технологическая проба «Испытание в стакане» (t° реактивов: 20 ± 1° C)

№№	Показатели технологической пробы	Значение	Методика испытания
1	Время старта (сек.)	2-5	По ТУ 6-55-32-89 и по п.7.5 настоящих ТУ
2	Время подъема (сек.)	10-20
3	Кажущаяся плотность при свободном вспенивании (кг/м3)	35-45	По ГОСТ 409-77 и п.7.5 настоящих ТУ

3. Плотность. Плотность исходных веществ и готового пенополиуретана имеет различную величину.

• Для уменьшения плотности исходных жидкие компоненты нужно подогревать, чтобы их консистенция позволяла нагнетать их с помощью насосов в точных дозах.
• Плотность конечного продукта характеризует прочность ППУ, но и увеличивает его расход на 1 м^з.

Пример. Физико-химические показатели жидкостей

№№	Характеристики компонентов	Полиол (Химтраст КАН-40, зимний)	Изоцианат (Миллионат MR-200)	Метод испытания
1	Плотность при 20 оС	1,1-1,15 г/см3	1,22-1,24 г/см3	ДИН 51 757
2	Вязкость при 25 оС	200-300 мПа·с	150-250 мПа·с	ДИН 53 018
3	Срок хранения	6 месяцев	6 месяцев

 Оптимальная плотность готового пенопласта при напылении для утепления – 30-40 кг/м3 . При заливке плотность зависит от технологии изготовления изделия.

4. Уровень горючести. Данный показатель характеризует способность вещества к воспламенению. ППУ – самозатухающий материал с уровнем горючести в диапазоне Г1-Г4. При удалении от источника огня он быстро перестает гореть. Горючесть большинства пенополиуретанов – Г2-Г3.
5. Пропорции исходных компонентов. Различные соотношения объемов полиола с изоцианатом в реакции полимеризации дают разнообразие характеристик ППУ. Для напыления, к примеру, оптимальной является равная пропорция — 1:1.
6. Температура полимеризации. Для получения продукта с указанными в сертификате параметрами необходимо выдерживать режим, рекомендованный производителем и проставленный в сертификате. Например, для напыления нужна температура 25-40°. Если она будет ниже, пенополиуретана понадобится больше, и он будет непрочным.
7. Кто производит ППУ. Фактор производителя существенно влияет на качество выпускаемого полимера. Проверенные временем, имеющие хорошие отзывы компании поставляют материалы с минимальным риском брака. А если он все-таки случился, без проблем делают замену на качественный товар.
8. Правила хранения.

• Полиол сохраняет свойств в течение 6 месяцев, изоцианат – в течение года. Часто компоненты сохраняют способность к реакции и по истечении срока хранения. Перед утилизацией полезно проверить, не сохранилась ли реактивная способность компонентов.
• Компоненты ППУ помещают в теплые помещениях в герметичной упаковке (особенно важно это для изоцианата, который реагирует с атмосферной влагой).
• Полиол перед употреблением перемешивают не меньше 10-15 минут, компонент B такой подготовки не требует.

9. Тара. Полиол поставляется преимущественно в синих бочках, а изоцианат – в красных, черных или серо-салатных. Объемы тары:

• 200-литровые бочки со съемными и несъемными крышками;
• 50-100-литровые канистры;
• еврокубы.

Расчет толщины слоя ППУ при напылении

Как рассчитать требуемую толщину слоя пенополиуретана (ППУ) при напылении?

Для пользователей сайта разработан специальный сервис, который называется «Калькулятор напылёнщика». Его предназначение – помочь в расчете всех важных параметров перед началом утепления.

К этим параметрам относятся:

• толщина слоя ППУ,
• расход компонентов,
• стоимость по средней цене.

Калькулятор создан опытными специалистами и гарантирует точность. Чтобы приступить к началу расчета показателей нажмите здесь.

Один из первых вопросов, с которым сталкивается владелец бизнеса в области теплоизоляции, в том числе и в области напыления пенополиуретана (ППУ), является вопрос расчета требуемой толщины слоя теплоизоляционного материала. Действительно, в задаче очень много переменных – климатическая зона, тепловлажностные условия внутри помещения, назначение помещения, какой частью строительной конструкции является область утепления, требуемая температура в помещении, сопротивление теплопередаче существующей строительной конструкции, свойства теплоизоляционного материала, влагонакопление и некоторые другие факторы. Особенно трудно приходится, когда напыление ППУ применяется только лишь для отдельной части строительной конструкции, а не для всего помещения.

С одной стороны, велик соблазн угодить Заказчику и предложить меньший слой теплоизоляционного материала, чтобы войти в его бюджетные ожидания и быть конкурентоспособным относительно других вариантов теплоизоляционных материалов. Но с другой стороны, недостижение самой цели утепления грозит потерей репутации, финансовыми издержками на проведение дополнительных работ или даже судебным процессом. В некоторых же случаях, наблюдается и обратная ситуация – Заказчик не верит, что сравнительно небольшой слой ППУ сможет гарантировать желаемую теплоизоляционную защиту. На наш взгляд, и в том и в другом случае твердым основанием может стать научный и доказательный подход к расчету требуемой толщины теплоизоляционного слоя.

Попробуем, не уходя в научные дебри, разобраться вместе в том, как это сделать.

На что необходимо опираться при проведении теплотехнических расчетов?

Любые и даже упрощенные теплотехнические расчеты ограждающих конструкций должны основываться на следующих нормативных документах:

• СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» – скачать
• СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» — скачать
• ГОСТ Р 54851—2011 «Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче» — скачать
• СТО 00044807-001-2006 «Теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий» — скачать

Как видите, расчеты сложны и требуют времени для изучения и внедрения. Благо в наше время существует возможность перевести эти сложные формулы и длинные таблицы в гораздо более понятные программы расчета, в которые лишь нужно внести исходные данные и выбрать применяемые материалы с их толщиной. Так существуют онлайн калькуляторы и отдельные программные продукты, устанавливаемые на персональный компьютер.

Одним из наиболее полных онлайн теплотехнических калькуляторов является «SmartCalc» (https://www.smartcalc.ru). При расчетах он оперирует данными и условиями из всех четырех вышеуказанных нормативных документов. При этом он позволяет использовать как существующую базу данных материалов с их свойствами, так и дополнять ее своими материалами. Кроме определения требуемой толщины теплоизоляционного слоя он позволяет оценить, не будет ли накапливаться избыточное количество влаги в конструкции во время эксплуатации, а также оценить тепловые потери.

В качестве бесплатного программного продукта для ПК часто используют программу для теплотехнического расчета «Теремок» (http://dmitriy.chiginskiy.ru/teremok/). Программа проводит расчеты на основе всех необходимых нормативных документов. Интерфейс управления программой очень простой. Программа дает возможность проводить расчеты в 2-ух режимах — расчет требуемой толщины теплоизолятора и проверка запроектированного «пирога» конструкции.

Отдельного внимания требует программный продукт для специалистов — «Temper-3D» (https://www.temper3d.ru), который предназначен для расчета температурных полей и теплового сопротивления зданий и сооружений. Помимо функций, заложенных в вышеперечисленных программах, «Temper-3D» позволяет провести трехмерный тепловой анализ для каждого отдельного узла или сечения и вывести графическую 3D картину распределения температур, а также составить документацию с результатами расчета и выводами, рассчитать мощность отопительных приборов.

Далее в статье мы с Вами будем рассматривать упрощенные расчеты, которые позволят произвести предварительную оценку требуемой толщины ППУ, а также приведем примеры расчетов с применением ППУ.

Коэффициенты теплопроводности ППУ при различной плотности

Одним из важнейших показателей, отвечающих за определение толщины слоя теплоизолятора, является его теплопроводность, характеризующаяся через коэффициент теплопроводности. Именно величина этого показателя во многом и определяет насколько эффективен тот или иной утеплитель, а также используется при любых теплотехнических расчетах, даже простейших.

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м•K) и обозначается «ʎ», что в физическом смысле означает количество теплоты, проходящей через 1 куб.м однородного материала за 1 час при разнице температур внутри и снаружи в 1 градус Кельвина. Чем ниже величина этого показателя, тем эффективнее он работает в качестве утеплителя.

Однако, как мы уже хорошо усвоили, пенополиуретан, его свойства и сферы применения в значительной степени зависят от плотности. С коэффициентом теплопроводности все ровно также. Нет плохого или хорошего ППУ, есть сферы его применения в соответствии с его свойствами. Ниже приведена таблица с ориентировочными коэффициентами теплопроводности для различных плотностей ППУ при напылении:

Как видно из таблицы, наиболее эффективно, в качестве теплоизолятора, ППУ ведет себя при плотности от 30 до 50 кг/куб.м. В этом интервале плотностей наблюдается удачное сочетание свойств — малое количество открытых ячеек, способных конвекцией переносить тепло, и малая плотность, не позволяющая теплу передаваться через толщу стенок ППУ.

Для более точного определения коэффициента теплопроводности необходимо запрашивать у поставщика сырья результаты испытаний на конкретную марку ППУ-компонентов или же самостоятельно отдавать образцы на экспертизу в лабораторию строительных материалов.

Сопротивление теплопередаче ППУ

Перед тем как перейти к каким-либо теплотехническим расчетам необходимо ввести понятие сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, называемым также термическим сопротивлением. Сопротивление теплопередаче измеряется в (м²·K)/Вт и обозначается «R», в физическом смысле, характеризует требуемую разницу температур снаружи и внутри однородного материала площадью 1 кв.м для прохождения 1 Вт энергии. Чем выше величина этого показателя, тем эффективнее теплоизоляционные свойства ограждающей конструкции.

Формула расчета проста:

R = d / ʎ ,

где d – это толщина слоя материала в метрах,

ʎ – коэффициент теплопроводности в Вт/(м•K).

Приведем пример расчета сопротивления теплопередаче 10 см ППУ с плотностью 30-40 кг/куб.м, приняв средний коэффициент теплопроводности равным 0,025 Вт/(м•K):

R = d / ʎ = 0,1 / 0,025 = 4 (м²·K)/Вт

Для понимания смысла данных величин приведем пример расчета потерь тепловой энергии с 1 кв.м с кровли изолированной 10 см ППУ с плотностью 30-40 кг/куб.м. Предположим, что среднегодовая температура на улице составляет –5 ˚С, а в доме +20 ˚С. Тогда разница температур составит 25 °С. Потери же тепловой энергии с 1 кв.м с кровли (обозначим их «E») составят:

E_ср = (T_внут — Т_нар) / R = (T_внут — Т_нар) / (d / ʎ) = (20 – (-5)) / (0,1/0,025) = 25 / 4 = 6,25 Вт/м²

Таким образом, мы упрощенно вычислили среднегодовой отток тепла с 1 кв.м кровли в час. Умножив получившееся значение на общую площадь кровли и количество часов в году, мы определим теплопотери всей кровли в год. Разумеется, мы здесь не учитывали такие факторы как оконные и чердачные проемы, сопротивление теплопроводности существующих конструкций, мостики холода и т.д. Но ориентир и схема расчета понятны.

При теплотехнических расчетах ограждающих конструкций в строительстве ориентирами выступают требуемые значения сопротивления теплопередаче всего «пирога» конструкции (обозначим как «R_треб»). Т.е. сопротивление теплопередаче конструкции должно быть не ниже требуемого. Эти требуемые значения можно найти в таблицах в вышеприведенных нормативных документах (СНиП, ГОСТ, СТ и СТО). Причем цифры будут отличаться в зависимости от климатической зоны, влажностных условий эксплуатации помещения и его назначения, а также какой частью здания является рассчитываемая конструкция (стена, перекрытие, крыша, фундамент, окно и т.д.).

Пример упрощенного теплотехнического расчета

Итак, теперь мы готовы к упрощенному расчету требуемой толщины слоя ППУ при напылении. Еще раз хочу обратить Ваше внимание, что расчет не академический, а лишь ориентировочный, и никак не учитывает накопление избыточного количества влаги в конструкции во время эксплуатации.

Путем нехитрых превращений преобразуем формулу:

d_ппу = (R_треб — R_констр) • ʎ_ппу = (R_треб — d_констр / ʎ_констр) • ʎ_ппу,

где d_ппу – требуемый слой ППУ в метрах,

R_треб – требуемое сопротивление теплопередаче в (м²·K)/Вт,

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

ʎ_ппу – коэффициент теплопроводности ППУ в Вт/(м•K),

ʎ_констр – коэффициент теплопроводности существующей ограждающей конструкции в Вт/(м•K).

Задача. Возьмем для примера существующее жилое помещение (коттедж) в г. Казани с нормальным влажностным режимом эксплуатации, стена которого представляет собой кладку из полнотелого силикатного кирпича толщиной 380 мм (в 1,5 кирпича) на цементно-песчаном растворе. Вопрос – какой минимальный слой ППУ с плотностью 30-40 кг/куб.м потребуется для эффективной теплоизоляции фасадных стен?

Решение. Примем следующие допущения:

R_треб = 3,21 (м²·K)/Вт — берем из справочных данных в соответствии с климатической зоной Казани и требованиям к данному типу помещения;

ʎ_ппу = 0,025 Вт/(м•K) – средняя величина из справочных данных для ППУ с плотностью 30-40 кг/м³;

ʎ_констр = 1,05 Вт/(м•K) – из справочных данных для полнотелого силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе.

Произведем расчет:

d_ппу = (R_треб — d_констр / ʎ_констр) • ʎ_ппу = (3,21 – 0,38 / 1,05) * 0,025 = 0,07 м

Ответ: для эффективной теплоизоляции фасадных стен данного помещения потребуется слой ППУ толщиной всего в 7 см. Проверку нашего решения на онлайн калькуляторе «SmartCalc» можно увидеть по ссылке.

Выводы

При помощи приведенных в данной статье инструментов и формул можно вести с Заказчиком конструктивный и доказательный диалог по выбору утеплителя и его толщины, ссылаясь на конкретные нормативные документы. Несмотря на кажущуюся сложность расчетов, однажды углубившись в них вы вскоре поймете, что упрощенные вычисления можно произвести в течение всего пары минут. А некоторые цифры вполне нетрудно запомнить, и аппретирование ими в процессе переговоров с Заказчиком из памяти только добавит Вам плюсы.

Дополнительно по данной теме смотрите:

Смотрите видео: контроль толщины ППУ

Смотрите больше видео в специальном разделе на сайте Химтраст.

Обсуждение

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.

Характеристики ППУ: химические и физические свойства

Индустрия химической отрасли не стоит на месте, а поэтому на рынке регулярно появляются новые продукты и материалы. Одним из таких современных материалов, который обрел невиданную популярность, стал пенополиуретан. Сейчас материал насчитывает несколько десятков видов и широко используется в различных отраслях – от строительства до производства обуви.

Характеристики ППУ определяются входящими в состав компонентами и особенностями процесса изготовления. Дело в том, что пенополиуретан получают из нефтепродуктов в процессе химической реакции. При смешивании компонентов происходит вспенивание. Благодаря ему, образуются газонаполненные поры, которые и обеспечивают отменные теплоизоляционные и другие характеристики пенополиуретана.

Виды пенополиуретана и физические характеристики

Определение свойств и характеристик ППУ зависит от вида материала. По физическим признакам материал классифицируют на жесткий и мягкий (эластичный). Жесткий материал неэластичен, а поэтому сохраняет свою форму, полученную при застывании. Обладает достаточной прочностью, хотя точные показатели зависят от особенностей изготовления и применяемых компонентов.

Эластичный ППУ или поролон существенно отличается свойствами от жесткого материала. Его главное отличие заключается в том, что он легко сжимается при нажатии, но быстро восстанавливает свои прежние формы. Он без труда сгибается, если толщина небольшая. Внешние размеры и характеристики пенополиуретана могут иметь различные показатели, поскольку материал может быть листовым, рулонным, блочным, формованным в виде готовых изделий и элементов.

Свойства и особенности

Среди основных характеристик ППУ стоит отметить:

• низкую теплопроводность;
• устойчивость к влаге;
• стойкость к химическим веществам и агрессивным факторам;
• хорошее шумопоглощение.

Особенной характеристикой ППУ также выступает то, что эксплуатировать его можно в широком диапазоне температур. Ему не страшны и сильные морозы, и высокие температуры. Это существенно расширяет сферу применения материала. Он может использоваться при любых климатических условиях, а также в помещениях с особыми условиями (например, с высокой температурой, агрессивной химической средой и так далее).

Сравнение характеристик пенополиуретана с открытыми и закрытыми порами

Характеристики пенополиуретана зависят не только от количества и размера пор. Чтобы это понять, достаточно сравнить характеристики ППУ с открытыми и закрытыми порами:

• Плотность материала с закрытыми ячейками колеблется от 25 до 280 кг/м3, при этом количество закрытых пор около 90%. В пенополиуретане с открытыми ячейками их количество составляет не более 50%, а плотность находится в пределах от 8 до 21 кг/м3.
• Влагопоглощение закрытопористого материала не превышает 2%. то есть он не способен впитывать влагу. Это нельзя сказать о ППУ с открытыми порами, поскольку он впитывает до 70% влаги.
• Коэффициент теплопроводности практически не отличается, хотя преобладание закрытых пор в материале обеспечивает отменные теплоизоляционные свойства.

Характеристики ППУ являются решающим фактором при выборе материала. По всем вопросам вы можете проконсультироваться с нашими специалистами.

 

Как определить плотность пенополиуретана для теплоизоляции?

Залог эффективной теплоизоляции заключается в правильном выборе материала. То, что пенополиуретан считается лучшим выбором для термоизоляции помещений самого разного назначения, не вызывает сомнения. Однако вопрос, как определить плотность пенополиуретана, требуемого для решения конкретной задачи, до сих  пор является предметом жарких споров как любителей, так и профессионалов. Давайте разберемся в тонкостях подбора плотности ППУ под ваши цели.

Общие рекомендации

Оценка предполагаемых условий эксплуатации подскажет, как определить марку пенополиуретана по плотности:

• Для внутренней термоизоляции, которая не предполагает механического давления достаточно ППУ-смеси плотностью 8 – 20 кг/м³. При засыхании структура преимущественно открытоячеистая.
• Для теплоизоляции внутри и снаружи помещения, где исключены механические воздействия и контакт изоляции с осадками, применяют ППУ 25 плотности, который обеспечивает 50% закрытых ячеек в структуре сухой пены.
• Для утепления внутри и снаружи, включая утепление фундамента до 2 м глубиной, если покрытие не предназначено для ходьбы используют закрытоячеистый ППУ 30 – 35 плотности.
• Для термоизоляции фундамента до 3 м глубиной, а также внутренних поверхностей помещения, где предполагается периодическая ходьба, рекомендуют ППУ смеси повышенной плотности, 60 -70 кг/м³.
• Для утепления кровли, фундамента и прочих поверхностей, предполагающее механическое воздействие, используется ППУ смесь высокой плотности  -до 110 кг/м³.

Этот перечень показывает, какая бывает рекомендованная плотность пенополиуретана для стандартных нужд жилого строительства. В промышленности используют более плотные смеси до 800 кг/м³.

Чем более высокая плотность ППУ скорлупы, тем прочнее теплоизоляционное покрытие и тем меньше теплопроводность. Правильный выбор пенополиуретановой смеси основывается на теплопроводности и плотности. Максимальный теплоизоляционный эффект дает ППУ плотностью 30 – 40 г/м³. Для расчета необходимого количества материала воспользуйтесь нашими формулами.

Совет от профессионала

Важно знать, как определить качество пенополиуретана и правильность настройки распылителя непосредственно при напылении. Для этого производится тестовый впрыск в мешок, где происходит свободное вспенивание ППУ. После образец помещается в сушильный шкаф либо под дневное освещение для полного высыхания. Затем поверхность визуально оценивается на наличие неоднородностей в структуре и окрасе. Наличие таких дефектов говорит о неправильном смешивании фаз смеси или некорректной настройке аппарата.