Автор: ДСК-Столица

2018.03.20 06:20

Современное строительство не смогло бы стать рациональным без теплоизоляционных материалов. При достигнутом уровне их развития, чрезвычайно нецелесообразным считается увеличение толщин и веса ограждающих конструкций для обеспечения, помимо несущей, ещё и энергосберегающей функции.

Дело в том, что сравнительно небольшой слой эффективного утеплителя сохраняет комфортную среду внутри помещении и позволяет избежать неоправданного увеличения материалоёмкости самих несущих конструкций.

Низкий коэффициент теплопроводности (λ) теплоизоляционных материалов позволяет поддерживать в помещении нужный температурный режим без существенных трат энергоресурсов.

Но этот показатель может меняться под действием происходящих в нем температурозависимых физических процессов. Поэтому ГОСТ требует от производителей измерять λ при разных температурах и значениях влажности. Однако ограниченность и низкую информативность набора нормируемых стандартом показателей признают даже непрофессионалы.

Для добросовестных производителей ясное понимание поведения выпускаемых ими утеплителей в сверхнормативных условиях является залогом гарантированного сохранения свойств материалов при любых реальных условиях эксплуатации.

«Так, например, под воздействием экстремальных температур, выходящих за рамки «нормальных условий», свойства некоторых материалов могут меняться критично.

Ещё большую актуальность это приобретает при решении нестандартных задач, где важно руководствоваться данными специальных исследований.

Использование в таком проекте коэффициента теплопроводности, полученного для нормальных рабочих условий эксплуатации, может привести к критическим последствиям» - комментирует эксперт Корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ, к.т.н. Владимир Шалимов.

До недавнего времени сложно было сказать, как ведут себя современные теплоизоляционные материалы, например, при минус 100˚С. Пороговым значением большинства стандартных лабораторных измерений в России была температура минус 55˚С, а специальных - минус 90˚С.

Но для особо сложных условий этих данных недостаточно. Недавно в лаборатории №310 НИО-3 сектора эталонов и научных исследований в области измерений теплофизических величин ФГУП ВНИИФТРИ с помощью высокоточного оборудования (рисунок 1) провели беспрецедентные испытания теплопроводности жесткого вспененного полиуретана - PIR при рекордно низкой температуре минус 180˚С.

Изначально востребованный сегодня в строительстве утеплитель PIR разрабатывался для космической отрасли и был рассчитан на высокие нагрузки.

Материал защищал баки космических кораблей «Спейс Шаттл» (США) и «Энергия – Буран» (СССР). Он прочен, устойчив к воздействию химических реагентов.

Материал с группой горючести Г1 не поддерживает горение и не распространяет пламя. Одной из принципиальных задач проведенных испытаний стало получение информации о применимости материала при экстремально низких температурах.

«Поведение материала при разных температурных условиях требует тщательного анализа, так как PIR имеет сложную структурную организацию – это многокомпонентный материал. Более чем на 96% он состоит из замкнутых ячеек, заполненных инертным газом с чрезвычайно низким коэффициентом теплопроводности - менее 0,015 Вт/(м*К). Только эмпирическим путем удалось получить достоверную картину», - рассказывает Владимир Шалимов.

Результаты испытаний, полученных с помощью высокоточного оборудования, сведены в график.

Рисунок 2 – Экспериментальные данные фактических значений теплопроводности PIR во всем исследованном диапазоне температур

Исследования показали, что при снижении температуры теплопроводность PIR также снижается. При более детальном рассмотрении поведения материала в диапазоне наиболее часто встречающихся температур эксплуатации, заметно спрямление и небольшой рост коэффициента теплопроводности при привычных для российской зимы отрицательных температурах.

Объяснить это явление можно конденсацией газа на стенках ячеек. Жидкость - хороший проводник. Но это снижение практически незаметно и скорее напоминает стабилизацию коэффициента теплопроводности (λ). Значение остается рекордно низким для продуктов массового применения.

Рисунок 3 – Укрупненный график экспериментальных данных λPIR в диапазоне от минус 78˚С до плюс 42˚С

При экстремально низких температурах теплопроводность PIR стремительно падает.

Эксперты объясняют снижение количества передаваемого тепла малым пятном контакта жидкости с поверхностью и хорошей компенсаторной функцией вакуума, который образовывается в ячейках при конденсации.

Непрерывное падение говорит о герметичности ячеек и способности материала на протяжении длительного срока эксплуатации сохранять свои свойства. В целом, исследования подтвердили очень низкие значения коэффициента теплопроводности PIR во всем исследуемом диапазоне температур.

«Важно, что столь высокие результаты энергосбережения показал конкретный материал отечественного производства, - поясняет Владимир Шалимов.

- В частности, известны результаты использования зарубежными производителями с целью снижения себестоимости итогового продукта тех или иных дешевых аналогов пенообразующих агентов (как химических, так и физических), что существенно влияло на физико-механические свойства полученного материала.

В некоторых случаях при снижении температуры возможна большая конденсация вспенивающего агента, приводящая к ощутимому росту теплопроводности.

Но это свойственно, скорее, для устаревших продуктов и не относится к современному отечественному производству. Учитывая это, не может не радовать успешная реализация программы «Импортозамещение».

 Результаты испытаний открыли новые возможности для решения строительных (и не только) задач. В частности, PIR успешно применили для изоляции площадки под факелом, сжигающим попутный газ на нефтегазовом месторождении полуострова Ямал (заполярье).

Материал защищает участок вечной мерзлоты от оттаивания и предотвращает разрушение конструкции.

Источник: http://www.stroyorbita.ru/