Теплопроводность пенопласта и экструдированного пенополистирола

Климат в России очень холодный, поэтому практически любой дом, построенный за городом, приходится утеплять. Для этого можно использовать самые разные материалы. Одним из наиболее популярных является пенополистирол. Монтируется этот утеплитель элементарно. Коэффициент же теплопроводности у него ниже, чем у любого другого современного изолятора.

Что представляет собой пенополистирол

Изготавливается этот материал примерно по тому же принципу, что и любые другие вспененные утеплители. Сначала в специальную установку наливается жидкий стирол. После добавления в него особого реагента происходит реакция с выделением большого количества пены. Готовая вспененная густая масса до застывания пропускается через формовочный аппарат. В результате получаются листы материала с огромным количеством мелких воздушных камер внутри.

Такая структура плит и объясняет высокие изоляционные качества пенополистирола. Ведь воздух, как известно, тепло сохраняет очень хорошо. Существуют виды пенополистирола, в ячейках которых содержатся и другие газы. Однако самыми эффективными изоляторами все же считаются плиты именно с воздушными камерами.

Входящие в структуру пенополистирола ячейки могут иметь размер от 2 до 8 мм. На их стенки при этом приходится примерно 2% массы материала. Таким образом, пенополистирол на 98% состоит из воздуха.

Что такое теплопроводность

Узнать, насколько хорошо тот или иной материал способен сохранять тепло, можно по коэффициенту его теплопроводности. Определяют этот показатель очень просто. Берут кусок материала площадью в 1 м2 и толщиной в метр. Одну из его сторон нагревают, а противоположную ей оставляют холодной. При этом разница температур должна быть десятикратной. Далее смотрят какое количество тепла достигнет холодной стороны за один час. Измеряют теплопроводность в ваттах, разделенных на произведения метра и градуса (Вт/мК). При покупке пенополистирола для обшивки дома, лоджии или балкона обязательно следует посмотреть на этот показатель.

От чего зависит теплопроводность

Способность пенополистирольных плит сохранять тепло зависит в основном от двух факторов: плотности и толщины. Первый показатель определяется по количеству и размеру воздушных камер, составляющих структуру материала. Чем плотнее плита, тем больший коэффициент теплопроводности у нее будет.

Зависимость от плотности

В таблице ниже можно посмотреть каким именно образом теплопроводность пенополистирола зависит от его плотности.

Представленная выше справочная информация, однако, скорее всего, может пригодиться только владельцам домов, использовавшим пенополистирол для утепления стен, пола или потолка довольно-таки давно. Дело в том, что при изготовлении современных марок этого материала производители используют специальные графитовые добавки, в результате чего зависимость теплопроводности от плотности плит сводится практически на нет. В этом можно убедиться, взглянув на показатели в таблице:

Зависимость от толщины

Разумеется, чем толще материал, тем лучше он сохраняет тепло. У современного пенополистирола толщина может колебаться в пределах 10-200 мм. По этому показателю его принято классифицировать на три больших группы:

1. Плиты до 30 мм. Этот тонкий материал обычно используется при утеплении перегородок и внутренних стен зданий. Коэффициент его теплопроводности не превышает 0.035 Вт/мК.
2. Материал толщиной до 100 мм. Пенополистирол этой группы может применяться для обшивки как внешних, так и для внутренних стен. Тепло такие плиты сохраняют очень хорошо и с успехом используются даже в регионах страны с суровым климатом. К примеру, материал толщиной 50 мм имеет теплопроводность в 0.031-0.032 Вт/Мк.
3. Пенополистирол толщиной более 100 мм. Такие габаритные плиты чаще всего используются для изготовления опалубок при заливке фундаментов на Крайнем Севере. Теплопроводность их не превышает 0.031 Вт/мК.

Расчет необходимой толщины материала

Точно вычислить толщину необходимого для утепления дома пенополистирола довольно-таки сложно. Дело в том, что при выполнении этой операции следует учитывать массу самых разных факторов. К примеру, таких, как теплопроводность материала, выбранного для сооружения утепляемых конструкций и его разновидность, климат местности, тип облицовки и пр. Однако примерно рассчитать необходимую толщину плит все-таки можно. Для этого понадобятся следующие справочные данные:

• показатель требуемого теплосопротивления ограждающих конструкций для данного конкретного региона;
• коэффициент теплопроводности выбранной марки утеплителя.

Собственно сам расчет производится по формуле R=p/k, где p — толщина пенопласта, R — показатель теплосопротивления, k — коэффициент теплопроводности. К примеру, для Урала показатель R равен 3,3 м2•°C/Вт. Допустим, для утепления стен выбран материал марки EPS 70 с коэффициентом теплопроводности 0.033 Вт/мК. В этом случае расчет будет выглядеть следующим образом:

То есть толщина утеплителя для наружных ограждающих конструкций на Урале должна составлять минимум 100 мм. Обычно владельцы домов холодных регионов обшивают стены, потолки и полы двумя слоями пенополистирола на 50 мм. При этом плиты верхнего слоя располагают таким образом, чтобы они перекрывали швы нижнего. Таким образом можно получить максимально эффективное утепление.

Экструдированный пенополистирол

Обычный утеплитель этого типа маркируется буквами EPS. Вторая разновидность материала — экструдированный пенополистирол обозначается буквами XPS. Отличаются такие плиты от обычных, прежде всего, структурой ячейки. Он у них не открытая, а закрытая. Поэтому экструдированный пенополистирол гораздо меньше простого набирает влагу. То есть способен сохранять свои теплоизоляционные качества в полной мере даже под воздействием самых неблагоприятных факторов внешней среды. Коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола в зависимости от марки может составлять 0.027-0.033 Вт/мК.

Сравнение утеплителей

Таким образом, экструдированный и обычный пенополистирол считаются у владельцев загородных участков едва ли не самыми лучшими видами утеплителя. Ниже представляем вашему вниманию таблицу с коэффициентами теплопроводности других видов изоляторов.

Как видите, лучше пенополистирола, коэффициент теплопроводности которого составляет 0.031-0.033 Вт/мК, стены, потолки и полы можно утеплить только пенополиуретаном. Однако последний стоит очень дорого. К тому же при его нанесении используется специальное конструктивно сложное оборудование. А следовательно, наилучшим вариантом изолятора в плане способности сохранять тепло на данный момент является все же именно пенополистирол.

Пенополистирол экструдированный что это такое? Экструзионный (экструдированный) пенополистирол – синтетический материал для теплоизоляции, разработанный американской строительной компанией в 50-е годы ХХ века. Изготавливается с применением технологии вспенивания, в составе используются полимерные композиции. Материал продавливается через специальную форму и соединяется в цельный элемент.

Выпускается в форме плит, подложки. Встречается на рынке как декоративный элемент. Стандартный размер плит составляет 600х1200 или 600х2400 мм. Стандартные размеры установлены ГОСТами, но многие компании изменяют размеры, делая пластины другой ширины. Распространен размер 580 мм. Толщина элементов варьируется от 20 мм до 10 см, в зависимости от производителя.

В торговые точки материал завозится упаковками по несколько элементов. Количество единиц в одной упаковке зависит от толщины изделий. Например, если толщина плит составляет 5 см, упаковка содержит обычно 8 единиц товара. При толщине 10 см упаковывается 4 пластины.

Дополнительная информация: возможен выпуск пеноплистирола в качестве напольного покрытия. Современный рынок предлагает материалы под ламинат, паркет, линолеум. Возможно изготовление на основе материала декоративных элементов. Выглядят они в точности как из гипса.

Достоинства и недостатки

Как и любой другой материал, экструдированный пенополистирол обладает достоинствами и некоторыми недостатками. До приобретения и использования стоит с ними ознакомиться.

Достоинства экструдированного пенополистирола:

• Поглощение влаги в пределах 0,2%. Этот показатель означает практически полную водонепроницаемость.
• Минимальный показатель теплопроводности. При стандартной температуре 25 о С составляет около 0,032 Вт/м*К. Если сравнивать проводимость тепла, по показателям получается следующее: 55 см кирпича равняется 3 см пенополистирола.
• Хорошо выдерживает деформацию. Использовать можно для кладки под отмостку, закладывать после фундамента.
• Не вступает в реакцию с неорганическими химическими реагентами.
• Выдерживает значительные перепады температур, показатели не меняются при температуре воздуха от -50 до +75 о С.
• По документации, использовать материал можно в течение не менее полувека. За это время характеристики не изменятся.
• Экологически чистое вещество. Используется не только как утеплитель, а, например, для производства легких одноразовых тарелок или других видов дешевой посуды. Из него производятся детские игрушки.
• Имеет минимальный вес. Небольшой толщины достаточно для хорошего утепления.

Кроме многочисленных положительных характеристик, можно выделить некоторые недостатки:

• сравнение с другими видами утеплителей показывает, что цена материала высокая;
• сильная горючесть. В процессе горения выделяются вредные вещества, черный дым;
• под воздействием ИК лучей разрушается. Для сохранения эксплуатационных характеристик необходимо спрятать от прямых солнечных лучей;
• производители заверяют, что внутри утеплителя не заводятся грызуны. Действительно, они не живут внутри, но часто проделывают каналы для передвижения;
• растворители разрушают структуру.

Кроме перечисленных недостатков, к ним можно добавить низкую проницаемость пара. Иногда это плюс, но если утеплять деревянный дом, возможно возникновение грибков, плесени. Как результат, появляется неприятный запах в жилище, постоянно ощущается сырость.

Область применения

Экструдированный серый пенополистирол имеет широкую область применения. Преимущественно используется для утеплительных работ. Ограничивается сфера использования только температурными показателями (не выше 75 о С). Материал можно укладывать во влажных местах, в землю.

Обычно сфера использования ограничивается только финансовыми возможностями. Дороговизна делает нецелесообразным применение во многих местах. В местах, где отсутствует необходимость высоких технических характеристик, вместо ППС используется обычный пенопласт, отзывы про который тоже положительные, чтобы сэкономить средства.

Используется для утепления:

• бетонных или деревянных полов;
• стен внутри помещения или снаружи здания. Совместим с любым материалом;
• колодцев. Нередко бетонные кольца покрываются материалом для дополнительной защиты;
• отмостки;
• поверхности земли. Чтобы не произошло разрушение структуры, наносится краска. Даже тонкий слой не допустит порчи состава.

Кроме перечисленных сфер, материал применяется в дорожном строительстве. Входит в состав многих холодильных установок, как экструзия утеплитель. Используется в сельском хозяйстве. Пенополистиролом утепляют кровли, подземные этажи. Одно из перспективных направлений – производство сэндвич панелей.

Технические характеристики экструдированного пенополистирола

Материал обладает одними из самых высоких технических характеристик на рынке товаров для утепления. У любого газа теплопроводность намного ниже, чем у твердых тел. Для воздуха показатель составляет 0,026 Вт/м* о С. Экструдированный пенополистирол является воздушной смесью примерно на 90%. Обладает теплопроводностью в 0,03 Вт/м* о С. Почти как воздух, а значит, тепло удерживается идеально.

Материал выпускают с различными показателями плотности. Производители предлагают от 25 до 47 кг/м 3 . Чем выше цифра, тем большая прочность. По мере повышения плотности, прочность увеличивается от 20000 до 50000 кг/м 2 .

Вода впитывается пенополистиролом плохо. Примерно за месяц одна плитка способна впитать около 0,4% собственного объема, если погрузить ее полностью в воду. Дальше процент впитанной жидкости не увеличивается, а останавливается. Паропроницаемость минимальная. Составляет 0,0128 Мг/(м*ч*Па). Часто компании, специализирующиеся на выполнении ремонтных работ, предлагают не использовать пароизоляцию, ограничившись использованием только полистирола.

Утеплитель способен выдержать температуру в пределах от -50 до +75 о С. Его использование возможно почти в любом климате. Горючесть высокая, класс изменяется в зависимости от добавления дополнительных веществ, от Г1 до Г4.

В некоторых моделях проделана специальная выемка по краям. Сделана для повышения плотности прилегания плит за счет изоляции швов. Данное нововведение не дает образовываться прослойкам холода между элементами, обеспечивая полное сохранение тепла.

С пенополистиролом были проведены испытания. Смысл их – многократное замораживание, размораживание мокрой плитки. Определено опытным путем, что без изменения технических характеристик материал выдерживает 80 циклов. Для пользователей эта информация полезна: примерно столько лет способен выдержать состав при эксплуатации.

Дополнительная информация: по сравнению с пенопластом, пенополистирол выигрывает по сохранению тепла примерно в 2 раза. Повышена прочность, уменьшена толщина. По сравнению с другими утеплителями, звукопроницаемость не очень высокая. Компенсируется недостаток простотой укладки. Для здоровья полностью безопасен.

Правила выбора материала

Спрос на пенополистирол высокий, увеличивается ежегодно. Чтобы утеплитель прослужил как можно дольше, выполнял без сбоев все требуемые функции, необходимо правильно совершить покупку. Каждый производитель утверждает, что его изделие – самое лучшее на рынке, но это не всегда правда.

Правила выбора:

• Обозначается полистирол двумя цифрами. Если маркировка ниже индекса 28, стоит отказаться от покупки. Проверка обязательна, некоторые марки изделия не подходят для фасадных работ, не справятся с утеплением дома. Выбирать материал с индексом 40 и выше. Неплохо зарекомендовала себя марка ПСБ-С-40, самозатухающий состав.
• Перед покупкой посмотреть стандарты, на основе которых осуществлялось производство. Многие изготовители выполняют плиты не по ГОСТам, а собственным техническим условиям. Возможен некачественный товар. Обычно понижается плотность, за счет чего снижается себестоимость. Не стоит ориентироваться на число марки, обязательно ознакомиться с характеристиками.
• Чтобы убедиться в высоком качестве продукции, можно отломить небольшой кусочек от края. Если на месте излома будут заметны небольшие шарики, пенополистирол, вероятно, низкосортный. На изломе должны быть многогранники правильной формы. Отломленный кусочек ровный. Тест показывает метод производства: экструзия, выполненная на профессиональном оборудовании, или кустарный способ, как у простого пенопласта.
• Приобретать товар у зарекомендовавших себя производителей. Таковыми являются «Penoplex» УРСА, Кнауф и «Технониколь» – русские. «Басф» или «Новахимикалс» – зарубежные.

Не стоит забывать, что производство пенополистирола – сложный технологический процесс. Методы производства отличаются у многих производителей. Некоторые безопасны, другие способны нанести вред здоровью человека.

Марки производителя

Каждая марка производитель пенополистирола отличается от конкурентов некоторыми особенностями. Чтобы разобраться в многообразии предлагаемого выбора, стоит рассмотреть изделия каждого производителя подробней.

Кнауф

Производитель из Германии. Производство представлено многочисленными вариантами пеноплистирола.

Используются утеплители:

• Knauf Therm Compack. Универсальный, используется для любого вида бытовой теплоизоляции. Имеет низкий коэффициент теплопроводности 0.032 Вт/мк, высокие звукоизоляционные свойства. Индекс снижения воздушного шума 47 Дб, ударный шум гасится, если показатель не превышает 24 Дб. Благодаря показателям хорошо подходит для утепления небольших помещений.

Итак, вам предстоят работы по утеплению конструкций дома. Возможно, вы уже изучили вопрос и знаете, что из полимера полистирола делают эффективные теплосберегающие материалы. В частном и малоэтажном строительстве массово используют две вида теплоизоляторов: пенопласт, или вспененный полистирол, и экструдированный пенополистирол. Мы поможем сравнить эти утеплители и расскажем, чем руководствоваться при выборе конкретного варианта.

Пенопласт – вспененный полимер. Гранулы полистирола «вспенивают» под давлением, чтобы они увеличились в объеме в 20-50 раз. Полученные гранулы сушат и стабилизируют, после чего спекают их при высокой температуре в специальных формах. Блоки пенопласта разрезают нагретыми нитями на плиты с заданными габаритами. Требования к материалу устанавливает государственный стандарт — ГОСТ 15588-2014.

Плотность пенопласта в 50 раз ниже, чем плотность воды, а показатель теплопроводности равен примерно 0,037 Вт/м*К. Это означает, что слой пенопласта толщиной всего 12 мм сохранит тепло так же, как слой дерева толщиной 45 мм или слой кирпича 80 мм. По показателю теплопроводности пенопласт обгоняет и минеральную вату, и натуральные утеплители – дерево и опилки, и ячеистые бетоны.

Преимущества пенопласта:

• Пенопласт — самый дешевый синтетический утеплитель
• Вес материала невысок – максимальная плотность 50 кг/м3, это позволит избежать лишней нагрузки на конструкцию
• Пенопласт легко режется, с ним легко работать на площадке
• Материал не боится воды
• Пенопласт отлично сохраняет тепло
• Материал устойчив к воздействию некоторых химических соединений – спиртов, алифатических углеводородов и простых эфиров

Недостатки пенопласта:

• При контакте с водой сам материал не гниет и не портится, однако гранулы распадаются и все теплоизоляционные свойства улетучиваются
• Стоит выбирать такой пенопласт, в составе которого есть антипирены. Антипирены – специальные добавки, которые снижают горючесть
• Материал паронепроницаем, и в тех помещениях, где требуется улучшенная вентиляция из-за влажности, его применять не стоит
• Пенопласт легко растворяется при контакте с ароматическими и хлорированными углеводородами, сложными эфирами, ацетоном
• Материал не слишком прочен, легко крошится и ломается

Срок службы этого утеплителя, как заявляют производители, составляет от 20 до 50 лет. Однако на самом деле все зависит от условий эксплуатации, и реальный срок, скорее до 15-20 лет.

Альтернатива пенопласту – утеплитель из экструдированного пенополистирола. Материал – технологически улучшенная версия традиционного пенопласта. В процессе производства гранулы также вспениваются, но поступают в формы, где материал сушится и «вылеживается», под высоким давлением. К гранулам кроме вспенивающего вещества добавляют присадки-модификаторы, которые помогают улучшить свойства продукта. Технология экструзии позволяет создать замкнутые ячейки, которые так плотно примыкают друг к другу, что материал практически не поглощает воду.

Плюсы экструдированного пенополистирола:

• Теплопроводность колеблется в диапазоне от 0,031 до 0,043 Вт/м*K, а значит, материал крайне эффективно сберегает тепло
• Экструдированный пенополистирол практически не впитывает влагу. Коэффициент влагопоглощения в соответствии с ГОСТ 17177-94 – не более 0,4% от общего объема за 30 суток
• Устойчивость к механическим деформациям: материал прочен, а потому им можно утеплять перекрытия и полы чердаков
• Диапазон рабочих температур от -50 до +70 С
• Устойчивость к строительным и бытовым химикатам: мылу, соде, битуму, цементу, гипсу и асфальту
• Уровень шума извне можно снизить с помощью экструдированного пенополистирола примерно на 30-35 дБ

У материала есть и недостатки: во-первых, низкая паропроницаемость, поэтому влажность из помещения отвести будет сложно. Во-вторых, экструдированный пенополистирол чувствителен к ультрафиолету, а это значит, что его не стоит использовать там, где есть прямые солнечные лучи. Кроме того, утеплитель разрушается под действием растворителей для красок – плиты стоит оградить от контакта с этими веществами. Наконец, такой пенополистирол горюч.

Срок службы материала по данным производителей – 50 лет. Пока это уникальный срок, которым не может похвастаться ни один теплоизоляционный материал. Правда, на практике мы узнаем об этом еще через несколько десятилетий.

Получается, что по ряду параметров экструдированный пенополистирол превосходит обычный пенопласт. Теплопроводность пенопласта немного хуже, но в целом оба материала отлично справляются с задачей сохранения тепла в доме.

Экструдированный пенополистирол гораздо лучше защищен от влаги, и, даже намокнув, не распадется на мелкие частицы. А значит, будет независимо от дождей, снега и движения грунтовых вод выполнять свою работу. Кроме того, пенопласт гораздо легче повредить при падении или сломать. Под неравномерным давлением он раскрошится, чего не произойдет с экструдированной версией. Срок службы экструдированного пенополистирола выглядит гораздо привлекательнее.

Если вы планируете утеплить фундамент и цоколь, стоит остановиться на экструдированном пенополистироле. Он может использоваться в качестве несъемной опалубки, когда вы будете возводить основание дома. Диапазон температур позволяет материалу эффективно работать и зимой, и летом. Главное же здесь – защита от влаги, которая проникает через облицовку и нарушает теплоизоляцию из менее устойчивых материалов. К тому же во время подготовки к монтажу опалубки и бетонных работ хрупкий и ломкий пенопласт можно повредить.

Производители предлагают специальные материалы и даже комплексные решения именно для фундамента. Например, вы можете купить плиты из экструдированного пенополистирола Пеноплэкс Фундамент. Материал имеет повышенную прочность – 270 кПа.

Если вы планируете утеплить фасад, экструдированный пенополистирол также будет лучшим выбором. Причины те же – лучшая защищенность от воды и устойчивость к механическим повреждениям.

Универсальный вариант – утеплитель Технониколь Carbon Eco. Его выпускают в разных вариантах толщины, он не набухает, не гниет и не дает усадки.

Если вы утепляете перекрытия между этажами или пол на чердаке – и здесь экструдированный пенополистирол даст фору пенопласту по прочности.

Когда речь идет о теплоизоляции кровель, которые сильно нагреваются летом, стоит обратить внимание на другие типы утеплителей – например, минеральную вату. Утеплители из полистирола при нагревании выделяют токсины, а при экстремальном длительном нагревании и разрушаются.

Если вам нужно обустроить теплоизоляцию бани или сауны – помещения с повышенной влажностью, помните, что утеплители из пенополистирола не пропускают пар. На стенах и потолке появятся грибок и плесень, а воздух внутри вскоре станет затхлым. Именно поэтому не рекомендуем утеплять дом изнутри или использовать эти теплоизоляторы для межкомнатных перегородок. К тому же есть риск того, что в воздух будут выделяться остаточные токсичные пары.

Стоит упомянуть еще об одном важном отличии экструдированного пенополистирола и пенопласта – это цена. Обычный пенопласт в несколько раз дешевле своего продвинутого родственника. Это даже с учетом того, что слой пенопласта, сопоставимый по теплопроводности со слоем экструдированного полистирола, будет в 1,5 раза толще.

Тем не менее, вспомним о сроке службы этих материалов и напомним избитую истину: скупой платит дважды. Пенопласт изнашивается и разрушается гораздо быстрее, а дом не может обойтись без теплозащиты. Если вас не пугает перспектива вечной стройки и обновления, да еще и хочется сэкономить – пенопласт отлично подойдет. Во всех остальных случаях вы обязательно подберете подходящую вам альтернативу.