Напыляемая пена

Сегодня в качестве теплоизоляции при строительстве и ремонте частных домов всё чаще используют напыляемые пенополиуретановые (ППУ) материалы. И для этого есть достаточно веские основания. Они обладают самым высоким тепловым сопротивлением (коэффициентом R1) из всех известных материалов и обеспечивают достаточную теплоизоляцию стен и других конструкций здания при сравнительно небольшой толщине покрытия — всего 35-100 мм.

Кроме того, по данным Департамента США по энергетике, до 30%, и даже больше, расходов на отопление дома связаны с утечками тёплого воздуха, то есть с так называемой продуваемостью ограждающих конструкций. Напыляемая полиуретановая пена является наиболее эффективным барьером на пути этих утечек и существенно снижает связанные с ними потери тепловой энергии. Благодаря этому а также высокому тепловому сопротивлению, напыляемая пена позволяет сделать дома сверхэффективными с точки зрения экономии энергии на отопление и кондиционирование воздуха. Однако только выбор в качестве теплоизоляции напыляемой пены не гарантирует полного раскрытия её потенциальных возможностей, так как на конечный результат влияют и погода, и технология нанесения пены, и конструкция стен или крыши. Чтобы получить максимальную эффективность от использования такой теплоизоляции, надо также понимать различия между пеной с открытыми и закрытыми ячейками, знать особенности, характеристики и область применения этого материала.

Напыляемая пена

Первые опыты применения пенополиуретановых теплоизоляционных материалов в строительстве относятся к началу 70-х годов прошлого века, когда они производились на основе мочевины и формальдегида. В процессе эксплуатации эти утеплители выделяли опасный для здоровья человека формальдегид. Видимо поэтому и современные напыляемые материалы тоже часто относят к категории вредных и неудобных в работе. А жёсткие требования по использованию индивидуальных средств защиты (респираторов и спецодежды) при работе с современными напыляемыми материалами также создают ложное представление об их токсичности и опасности.

На деле же современные напыляемые пенообразующие материалы, если с ними обращаются правильно, физически даже более стабильны, чем деревянные стойки каркаса и панели обшивки, с которыми они соединяются. А респираторы и защитные комплекты спецодежды необходимы только для того, чтобы образующиеся во время работы мельчайшие частицы напыляемых химикатов не попали в лёгкие и на кожу работающего с ними человека.

Современные напыляемые пенообразующие материалы представляют собой двухкомпонентную смесь. Компонент «А» — изоцианат — относительно недорогой синтетический препарат органического происхождения, который выпускается многими компаниями разных стран. Компонент «В» содержит катализатор, полиол (полиэфирные смолы), поверхностно-активные стабилизаторы пены и пенообразующие (вспенивающие) добавки.

Некоторые фирмы для повышения огнестойкости своих продуктов вводят в состав компонента «В» антипирены (замедлители воспламенения) и специальные красители, цвет которых соответствует той или иной категории огнестойкости, а также маркирует специальные материалы, имеющие строго определённую область применения.

До 2003 года в качестве пенообразователя — газа, который «раздувает» ячейки пены и во много раз увеличивает её объём, — чаще всего использовались лёгкие фреоны, которые со временем (от трёх месяцев до года) даже из закрытых ячеек пены частично проникают в воздух. Для человека эти газы не представляют никакой опасности, но они разрушают озоновый слой атмосферы. Поэтому Агентство США по защите окружающей среды ограничило использование лёгких фреонов, а в качестве альтернативы рекомендовало применять более безопасные гидрофторуглеродные соединения (HFC-хладоны).

Утепление крыши напыляемой пеной

Для напыляемых пенообразующих материалов с открытыми ячейками в качестве вспенивающего агента используется вода, а в процессе «разбухания» в воздух выделяется незначительное количество СО2, не оказывающее вредного воздействия на окружающую среду и человека. Это подтверждено многочисленными исследованиями и независимыми экспертными проверками.

Открытые и закрытые ячейки - в чём различие?

Большая часть информации, которая приводится в справочниках о свойствах напыляемых пенообразующих материалов, посвящена коэффициенту R (тепловому сопротивлению), воздухе- и паропроницаемости. Это основные параметры, влияющие на эффективность применения пен как с открытыми, так и с закрытыми ячейками.

В большинстве выпускаемых сегодня пен с закрытыми ячейками в качестве пенообразователя используются HFC-хладоны, которые после застывания пены остаются внутри ячеек. У этих газов тепловые характеристики лучше, чем у воздуха. Поэтому пены с закрытыми ячейками имеют более высокий общий коэффициент R, чем пены с открытыми ячейками, внутри которых находится воздух. Сразу после застывания пена с закрытыми ячейками может иметь удельное тепловое сопротивление R=3,15/cm (термическое сопротивление слоя пены толщиной 1 см). Однако по мере просачивания вспенивающего газа (НFС-хладона) через стенки ячеек и замещения его воздухом коэффициент R уменьшается до величины, примерно равной 2,37/см. Этот эффект называется «старением».

Кроме этого, пены с закрытыми ячейками обладают большей плотностью по сравнению с пенами с открытыми ячейками — 0,033 г/см3 против 0,008 г/см3 они жёстче и имеют большую механическую прочность. Эксперименты в исследовательском центре Национальной Ассоциации Домостроителей подтвердили, что пена с закрытыми ячейками после заполнения полостей и пустот может повысить прочность типовых каркасных стен на 30%. Кроме того, пена с закрытыми ячейками имеет достаточно низкий коэффициент паропроницаемости и может рассматриваться как полунепроницаемая защита класса «II».

Пена с открытыми ячейками имеет существенно больший коэффициент увеличения объёма, чем пена с закрытыми ячейками. Она увеличивается в объёме более чем в 100 раз (пена с закрытыми ячейками — только в 30 раз), поэтому расход её существенно меньше. Но и для того, и для другого типа пены необходимо определённое время, в течение которого они должны высохнуть после нанесения на поверхность, а так как пена с открытыми ячейками паропроницаема, то сохнет она намного быстрее, чем пена с закрытыми ячейками.

Одним из основных недостатков пены с открытыми ячейками является сравнительно низкий коэффициент R, который не превышает значение 1,38/см. А это приводит к тому, что, если её использовать для теплоизоляции наружных стен со стойками сечением 50x100 мм, получится ограждающая конструкция с тепловым сопротивлением не выше 12. Для большей части США это не отвечает строительным нормам для жилых строений.

Есть и ещё один важный момент, на который необходимо обратить внимание. Бытует распространённое мнение, что чем больше толщина слоя пены, тем выше эффективность теплоизоляции стен дома. Но на практике это далеко не всегда так.

В подавляющем большинстве современных проектов домов архитекторы стремятся достичь как можно более высоких коэффициентов R: стен вплоть до 40, а крыши — и до 60. Однако показатель R не всегда точно отражает тепловую эффективность всего строения в целом. Например, если стены дома заполнены напыляемой пеной и имеют R = 40, то это вовсе не означает, что они будут задерживать вдвое больше тепла, чем стены, заполненные такой же пеной, но имеющие коэффициент R = 20. В реальных условиях потери тепла первого дома могут оказаться лишь на несколько процентов меньше, чем второго. И это факт, с которым нельзя не считаться, оценивая суммарные затраты на проведение комплекса работ по утеплению дома.

Больше того, один из руководителей фирмы BioBased К. Портер, авторитетный учёный и опытный строитель, считает, что с точки зрения затрат на утепление дома существует определённый предел, выше которого увеличивать толщину слоя напыляемой пены становится нецелесообразно. Так, по мнению К. Портера, «пена с открытыми ячейками достигает точки уменьшения отдачи тепла при толщине приблизительно 125-130 мм. Для пены с закрытыми ячейками это порог даже ниже, и уменьшение отдачи происходит уже при толщине слоя 75-100 мм». Такая толщина слоя теплоизоляции с учётом реальных свойств напыляемой пены позволяет создать ограждающие конструкции с коэффициентом R от 20 до 24, что не так уж и много. А каждый дополнительный сантиметр толщины слоя напыляемой пены, лишь незначительно улучшая тепловые характеристики, оборачивается существенным увеличением затрат Учитывая это, К. Портер утверждает, что для большей части территории США 150 мм пены — с открытыми или закрытыми ячейками — совершенно достаточно, а увеличение толщины сверх этого значения приводит лишь к неоправданным затратам.

Большинство оппонентов К. Портера, не ставя под сомнение логику его рассуждений и аргументы, всё же считают, что развитие строительных технологий и стремительный рост цен на все виды энергии вряд ли позволяют рассматривать его выводы как окончательные и бесспорные.

Кроме приведенных выше ограничений максимальной толщины слоя пены в отверждённом состоянии, существует ещё целый ряд технических и технологических проблем, которые не позволяют произвольно увеличивать толщину напыляемого слоя при укладке, Эти ограничения зависят как от типа пены, так и от фирмы-производителя того или иного вида пены.

Фирмы-производители всегда оговаривают в технических условиях, сколько пены можно впрыснуть в полости строительных конструкций за один заход. Как правило, для пен с открытыми ячейками эти ограничения менее жёсткие, и все полости типовых каркасных конструкций могут быть заполнены сразу без вынужденных перерывов в работе. А большинство пен с закрытыми ячейками следует наносить в несколько заходов слоями строго ограниченной толщины.

Это обусловлено тем, что застывание (отверждение) пены как с открытыми, так и с закрытыми ячейками, сопровождается химическими реакциями между компонентами «А» и «В» смеси, протекающими с выделением тепла. Но пены с закрытыми ячейками при отверждении выделяют значительно больше тепла, и поэтому требуется определённое время для остывания нанесённого слоя, прежде чем можно будет наносить следующий.

Так, фирма BASF в технических условиях на свою продукцию отмечает, что напылять пену с закрытыми ячейками допустимо слоями толщиной не более 50 мм, после чего нанесённому слою необходимо дать время, чтобы он остыл. Только после этого можно приступать к напылению следующего слоя. При толщине слоя 50 мм температура в середине может подняться до 55-65°С, которую специалисты фирмы считают безопасной. При напылении слоя толщиной больше 50 мм есть реальная опасность повышения температуры в середине слоя до значительно более высокого уровня. При этом пена может деградировать и даже обуглиться, а это неблагоприятно повлияет не только на термические характеристики слоя пены, но и на некоторые элементы инженерных коммуникаций, проложенных в полостях каркасных стен, в частности пластиковых трубопроводов, коробов и монтажных коробок для электрооборудования.

Контролировать ход работ необходимо на всех этапах

Большинство производителей напыляемых материалов уделяет должное внимание подготовке учебных программ и обучению персонала, чтобы быть уверенными в том, что их напыляемую пену укладывают безопасно и правильно. Однако при выполнении работы монтажники остаются одни. Поэтому, если вы хотите проконтролировать, как уложена пена, есть несколько моментов, на которые надо в первую очередь обратить внимание, чтобы убедиться, что работа выполнена надлежащим образом и качественно.

Для проверки толщины слоя пены рекомендуется сделать простой глубиномер из тонкой проволоки. Он позволяет быстро оценить толщину слоя в любом месте, не причиняя практически никакого вреда нанесённому слою.

Рекомендуется проверить пропорцию компонентов «А» и «В» в пене. Сделать это относительно несложно — во всех пазухах и полостях пена должна быть одного цвета. Если где-то есть более тёмные места, вероятно, что в пену при напылении было добавлено слишком много компонента «А». Если же на ощупь слой пены кажется мягким и липким, вероятно, перебрали компонент «В». Неправильная пропорция компонентов в смеси может основательно испортить термические характеристики пены, поэтому монтажники обязаны вырезать эти места и повторно заполнять их пеной.

Коэффициент расширения пены с закрытыми ячейками меньше, чем у пены с открытыми ячейками. Поэтому при заполнении полостей такой пеной меньше образуется излишков. Тем не менее, квалифицированные монтажники должны заполнять всю полость равномерно независимо от того, с каким видом пены они работают Все излишки должны быть срезаны вровень со стойками и отправлены на утилизацию.

Важно: отходы напыляемой пены на обычных свалках бытовых отходов не разлагаются в естественных условиях десятки лет!

Заполнение напыляемой пеной полостей каркасных стен обычно завершается обшивкой их гипсокартонными панелями, которые одновременно служат и противопожарным барьером. Во всех жилых помещениях для обшивки обычно используют панели толщиной 12 или 16 мм, а в подсобных, доступ в которые необходим только для обслуживания инженерных коммуникаций, вполне можно использовать панели толщиной 9 мм.

В заключение считаю необходимым дать один совет, который скорее касается экономической, а не технической стороны вопроса. Сегодня многие фирмы предлагают свои услуги по теплоизоляции различных строений с помощью напыляемых материалов, и цены на эти услуги различаются довольно существенно. При этом надо понимать, что материалы, которые используют разные фирмы, практически одни и те же. Главное, чтобы исполнитель, которому вы отдадите предпочтение, устраивал вас не только по цене, но и имел соответствующий опыт и квалификацию для решения поставленных перед ним задач. Вариант, при котором симпатичный парень с улицы готов за очень скромную оплату сделать что угодно, я даже не рассматриваю. Для выполнения всего комплекса работ по укладке напыляемой пены необходимы профессиональное оборудование, качественные материалы и знание того, как и в каких условия их следует использовать.

 





Яндекс.Метрика