Характеристики и свойства пенополиуретана — теплопроводность, толщина слоя ППУ, срок службы

Благодаря своим отменным техническим характеристикам и длительному сроку службы ППУ считается эталоном среди утеплителей и широко используется для обработки самых разных поверхностей – от стен и кровли домов до трубопроводов и промышленных емкостей. Рассмотрим основные преимущества пенополиуретана.

Теплопроводность и гигроскопичность

Пенополиуретан, по сравнению с такими популярными утеплителями, как минеральная вата и пенопласт, обладает самым низким коэффициентом теплопроводности — 0,025 Вт/м*К. У ближайшего «конкурента» — минеральной ваты — этот коэффициент выше — 0,052 Вт/м*К. При этом ППУ обладает закрытой пористостью, а следовательно, в массу утеплителя не проникает вода, не теряются рабочие свойства материала.

Легкость в нанесении ППУ

Пенополиуретан не нуждается в крепежных элементах за счет того, что ППУ имеет высокую адгезионную прочность, т. е. «прилипает» к любой поверхности, заполняя собой поры, полости и трещины. В таком случае возможность скопления конденсата и образования «мостиков холода» исключена. Фактические тепловые потери ППУ в 1.7 раза ниже нормативных (СниП 2.04.14-88 Энергосбережение, №1,1999 г.).

Утеплители из ППУ могут быть изготовлены разными способами — как напылением, так и с использованием пресс-форм (например, изготовление «скорлупок» для утепления трубопроводов, сэндвич-панелей и т.д.).

Толщина пенополиуретанового покрытия — обычно от 3 до 7 см. За одну смену одна бригада рабочих в состоянии нанести от 200 до 400 кв.м. ППУ. Бригада, работающая с минеральной ватой, уложит максимум 100 кв.м.

Также в пользу ППУ говорит то, что составляющие материала хранятся отдельно друг от друга, а смешиваются они непосредственно перед началом работ. Из 5 кубометров смеси получается 100 кубометров ППУ, а следовательно, снижаются расходы на хранение и транспорт.

Срок службы

Одно из самых главных свойств ППУ — долговечность. Данные лабораторных исследований на ускоренное старение показывают, что время службы пенополиуретана — не менее 30 лет. В том случае, если ППУ напрямую не контактирует с окружающей средой, этот срок увеличивается вдвое, до 60 лет. Например, завод-холодильник в Лондоне, построенный с использованием ППУ в 1968 г., успешно функционирует до сих пор. Жизненная практика показывает, что во всех случаях неудовлетворительного «поведения» пенополиуретана виновато либо низкое качество изделия, либо нарушение условий эксплуатации, например, температура выше 100 градусов по Цельсию, или постоянный контакт с жидкостью или газом под высоким давлением.

Безопасность

В отношении безопасности использования ППУ также «на высоте» — пенополиуретан в процессе эксплуатации не выделяет токсичных веществ, а также практически не горюч.

таблица сравнения с другими материалами и расчет толщины слоя утеплителя в зависимости от теплопроводности

Гарантия
5 лет!

Бесплатный
выезд замерщика

Только качественный
материал!

Опыт работы
12 лет!

В технической литературе пенополиуретан описывается как материал с самой низкой теплопроводностью в списке стандартных термоизоляционных материалов. Пенополистирол и жесткий пенополиуретан с низкой плотностью (от 20 до 50 кг/м³) по праву стали самыми используемыми материалами для промышленных холодильных и морозильных камер и других систем, где требуется повышенная термоизоляция. В этом заслуга низкой теплопередачи. Для сравнения теплопроводность жесткого пенополиуретана в разы ниже теплопроводности  минеральной ваты и всех других популярных утеплителей.

Коэффициент теплопроводности жесткого пенополиуретана и других материалов

Именно низкая теплопроводность делает ППУ оптимальным материалом для термоизоляции. Коэффициент теплопроводности жесткого  пенополиуретана составляет 0,019 – 0,028 Вт/м*К. Этот показатель определяет количество теплоты, которая проходит сквозь куб материала со стороной в 1 м за 1 секунду при единичном изменении температуры в 1 Кельвин. Низкая теплопроводность позволяет обеспечить необходимую теплоизоляцию при минимальном слое покрытия. Например, теплопроводность пенопласта составляет 0,04 – 0,06 Вт/м*К, т. е. понадобится в 2-3 раза более толстый слой пенопласта, чем пенополиуретана. В видео ниже поясняется понятие теплопроводности и его применение в строительстве:

Совет от профессионала

Если вы хотите сравнить теплопроводность различных строительных материалов, необходимо поделить их коэффициенты теплопроводности. К примеру, теплопроводность минваты и ППУ соотносятся как 0,052/0,019=2,74. Это означает, что слой пенополиуретана в 10 см равен 27,4 см слою минеральной ваты по своим утепляющим свойствам. Если брать теплопроводность керамзита и ППУ, то соотношение будет 0,18/0,019=9,47. То есть слой керамзита должен быть почти в 10 раз толще.

Ниже приведена теплопроводность строительных материалов в таблице

*Цифры могут изменяться в зависимости от производителя, погодных условий, точного состава.

Как рассчитать необходимую толщину слоя ППУ-утеплителя?

Для расчета необходимого количества материалов для утепления дома или другой постройки необходимо обратиться к нормативам СНиП 23-02-2003 и рассчитать следующие параметры:

Rreq = a*Dd + b

Dd = (Tint – Tht)*Zht

Δ=Rreq*λ

Rreq – сопротивление теплопередачи

a и b – коэффициенты из таблиц СНиП

Dd – градусо-сутки отопительного сезона

Tint – внутренняя температура помещения, которую необходимо поддерживать

Tht – средняя температура воздуха снаружи помещения

Zht – длительность периода отопления

Δ – искомая толщина слоя ППУ-утеплителя

Λ — теплопроводность

Сопротивление теплопередачи рассчитывается для цельной конструкции, поэтому для расчета сопротивления теплопередачи ППУ необходимо вычесть из общего показателя сопротивления теплопередачи других составных материалов покрытия (например, для стены нужно также учитывать теплопроводность штукатурки и кирпича).

Для примера, возьмем минимальную теплопроводность ППУ, равную 0,019. Используя данные из СНиП для стандартных стен жилого дома – Rreq=3,279 рассчитаем толщину теплоизоляционного покрытия из ППУ – Δ = 3,279*0,019= 0,0623 м (т.е. 6,23 см). Если вам посчастливится приобрести самый термостойкий пенополиуретан с таким низким коэффициентом теплопроводности, достаточная толщина термоизоляционного слоя всего 6 см.

В сравнении с другими утеплителями наиболее тонкий слой утепления дает именно пенополиуретан, теплопроводность которого ниже, чем у любого другого материала. Поэтому нередко утепление ППУ обходится дешевле, чем использование менее совершенных вариантов теплоизоляции.

Моделирование теплопередачи и повышения давления полимерной метилендиизоцианатной (ПМДИ) полиуретановой пены в герметичном контейнере. (Технический отчет)

Моделирование теплопередачи и повышения давления полимерной метилендиизоцианатной (ПМДИ) полиуретановой пены в герметичном контейнере. (Технический отчет) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Другое связанное исследование

Инкапсуляторы из вспененного полимера обеспечивают механическую, электрическую и тепловую изоляцию в инженерных системах. Может быть выгодно окружить интересующие объекты, такие как электроника, пенопластом в герметично закрытом контейнере, чтобы защитить электронику от неблагоприятных сред, таких как авария, которая вызывает пожар. Однако в условиях пожара давление газа от термического разложения пены может вызвать механическое повреждение герметичной системы. В данной работе представлено детальное исследование термически разлагающегося полимерного метилендиизоцианатного (ПМДИ) — полиэфирно-полиольного пенополиуретана в герметичном контейнере. Обсуждаются как экспериментальные, так и вычислительные работы. Представлены три модели повышения точности физики: отсутствие потока, пористая среда и пористая среда с VLE. Каждая модель подробно описывается, сравнивается с экспериментом и выполняется количественная оценка неопределенности. Хотя пористая среда с соответствием модели VLE лучше всего согласуется с экспериментом, она также требует наибольшего количества вычислительных ресурсов.

Авторов:

Скотт, Сара Николь

Дата публикации:

01.01.2018

Исследовательская организация:

Национальная лаборатория Сандия. (SNL-NM), Альбукерке, Нью-Мексико (США)

Организация-спонсор:

Национальная администрация по ядерной безопасности Министерства сельского хозяйства США (NNSA)

Идентификатор ОСТИ:

1417130

Номер(а) отчета:

ПЕСОК2018-0171
659795

Номер контракта с Министерством энергетики:  

АК04-94АЛ85000

Тип ресурса:

Технический отчет

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

Форматы цитирования

• MLA
• АПА
• Чикаго
• БибТекс


Скотт, Сара Николь. Моделирование теплопередачи и повышения давления полимерной метилендиизоцианатной (ПМДИ) полиуретановой пены в герметичном контейнере. . США: Н. П., 2018.
Веб. дои: 10.2172/1417130.

Копировать в буфер обмена


Скотт, Сара Николь. Моделирование теплопередачи и повышения давления полимерной метилендиизоцианатной (ПМДИ) полиуретановой пены в герметичном контейнере. . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1417130

Копировать в буфер обмена


Скотт, Сара Николь. 2018.
«Моделирование теплопередачи и повышения давления полимерной метилендиизоцианатной (ПМДИ) полиуретановой пены в герметичном контейнере». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1417130. https://www.osti.gov/servlets/purl/1417130.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_1417130,
title = {Моделирование теплопередачи и повышения давления полимерной метилендиизоцианатной (ПМДИ) полиуретановой пены в герметичном контейнере. },
автор = {Скотт, Сара Николь},
abstractNote = {Инкапсуляторы из полимерной пены обеспечивают механическую, электрическую и тепловую изоляцию в инженерных системах. Может быть выгодно окружить интересующие объекты, такие как электроника, пенопластом в герметично закрытом контейнере, чтобы защитить электронику от неблагоприятных сред, таких как авария, которая вызывает пожар. Однако в условиях пожара давление газа от термического разложения пены может вызвать механическое повреждение герметичной системы. В данной работе представлено детальное исследование термически разлагающегося полимерного метилендиизоцианатного (ПМДИ) - полиэфирно-полиольного пенополиуретана в герметичном контейнере. Обсуждаются как экспериментальные, так и вычислительные работы. Представлены три модели повышения точности физики: отсутствие потока, пористая среда и пористая среда с VLE. Каждая модель подробно описывается, сравнивается с экспериментом и выполняется количественная оценка неопределенности. Хотя пористая среда с моделью VLE лучше всего согласуется с экспериментом, она также требует больших вычислительных ресурсов.},
дои = {10.2172/1417130},
URL-адрес = {https://www.osti.gov/biblio/1417130},
журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {2018},
месяц = ​​{1}
}


Копировать в буфер обмена

Посмотреть технический отчет (8,19 МБ)

https://doi.org/10.2172/1417130

Экспорт метаданных

Сохранить в моей библиотеке

Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.

Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV:

• Аналогичные записи

Пенопласт с открытыми или закрытыми порами

У многих клиентов возникает вопрос, какой тип пенопласта выбрать.

Пытаетесь решить, какой тип изоляции из напыляемой пены следует использовать для ваших работ? Это сложнее, чем кажется — хотя пенопласт с закрытыми порами и пенопласт с открытыми порами изолируют дом, они делают это по-разному. В этом руководстве мы рассмотрим пенопласт с открытыми и закрытыми порами и поможем вам выбрать лучший продукт для вашего проекта.

В чем разница между пенопластовой изоляцией с открытыми и закрытыми порами?
Пена с открытыми и закрытыми порами — это два разных типа изоляции из напыляемой пены. У них разные сильные и слабые стороны, и один не обязательно лучше другого. Все сводится к пониманию преимуществ пенопласта с открытыми порами по сравнению с пенопластом с закрытыми порами и выбору типа, который соответствует вашим потребностям.

Начнем с различий между пенами с открытыми и закрытыми порами.

Ячейки
Напыляемая изоляция относится к открытой или закрытой ячейке из-за разницы между маленькими пузырьками (ячейками), из которых состоит пена.

Пена с открытыми порами полна ячеек, которые не полностью инкапсулированы. Другими словами, клетки преднамеренно оставляют открытыми. Это делает пену более мягким и гибким материалом.

Пена с закрытыми порами состоит из ячеек, которые, как следует из названия, полностью закрыты. Ячейки прижаты друг к другу, поэтому воздух и влага не могут попасть внутрь пенопласта. Из-за этого пена с закрытыми порами намного более жесткая и стабильная, чем пена с открытыми порами.

Плотность
Пена с закрытыми порами намного плотнее, чем пена с открытыми порами. Большинство пенопластов с открытыми порами имеет плотность около 8-14 кг/м3. Пена с закрытыми порами может быть в три раза больше, с плотностью 35-60 кг/м3 и более.

Теплопроводность

Теплопроводность (λ) — это особое свойство материала. Он представляет собой тепловой поток в ваттах (Вт) через поверхность площадью 1 м² и плоский слой материала толщиной 1 м, когда разница температур между двумя поверхностями в направлении теплового потока составляет 1 кельвин (К). Единицей измерения теплопроводности (λ) является Вт/(м·K). Теплопроводность наиболее часто используемого пенопласта с закрытыми порами составляет около ≤ 0,026 Вт/(м·К). а для открытых ячеек ≤ 0,036 Вт/(м·К). Пенопласты с открытыми порами имеют теплопроводность ≤ 0,036. Это значительно выше, чем у пенопластов с закрытыми порами, которые могут ограничивать полезность изоляции с открытыми порами в экстремальных температурных условиях.

Расширение
Это одно из самых важных отличий с точки зрения приложения. Пена с закрытыми порами предназначена для расширения до толщины около 2,5 см при распылении. Пена с открытыми порами рассчитана на расширение до 18 см в толщину, что означает, что в большинстве стандартных стен возможно только одно применение.

Что на самом деле означают все эти термины и рейтинги?
На данный момент вы, возможно, все еще пытаетесь понять, какой тип пеноизоляции подходит для вашего проекта. Вот краткий обзор прочности пенопласта с открытыми и закрытыми порами и лучших приложений для каждого из них:

Преимущества пенопласта с закрытыми порами
Пенопласты с закрытыми порами — лучший выбор для прочной изоляции в условиях ограниченного пространства, поскольку он может обеспечить двукратное значение R по сравнению с открытыми порами внутри стандартной стены. Его жесткая природа также повышает структурную целостность здания, и доступны версии с классом огнестойкости E84. Закрытая ячейка также действует как пароизоляция, поэтому вода и влага с меньшей вероятностью попадут внутрь дома, а сама пена не пострадает от повреждения водой.

Преимущества пенопласта с открытыми порами
Одним из самых больших преимуществ пены с открытыми порами является то, что она расширяется после нанесения, что означает, что она может изолировать труднодоступные уголки и закоулки в доме. Эти типы областей трудно изолировать пенопластом с закрытыми порами. Пена с открытыми порами отлично подходит для звукоизоляции, когда одно нанесение может полностью заполнить пространство между стойками.

Пенопласт с открытыми порами также гораздо более доступен по цене, чем пенопласт с закрытыми порами, однако этот пенопласт не изолирует дом так же хорошо, как пенопласт с закрытыми порами, поэтому он не идеален для мест с экстремальными погодными температурами.