Пеноблок теплопроводность: Теплопроводность пеноблока разных марок, сравнение с деревом, кирпичом и газобетоном

Содержание

Теплопроводность пеноблока разных марок, сравнение с деревом, кирпичом и газобетоном

Пенобетон появился в распоряжении застройщиков сравнительно недавно и сразу вызвал к себе большой интерес, что объясняется его пористой структурой. Он не впитывает влагу, имеет небольшой вес и высокую прочность. В построенном из пеноблоков здании всегда будет присутствовать оптимальный микроклимат. Теплопроводность материала гарантирует снижение затрат на обогрев помещений.

Термическое сопротивление конструкции из ячеистых плит успешно справляется с передачей тепла от нагретых предметов к более холодным. Характеристика энергии определяется количественной единицей потока, проходящего сквозь поверхность заданной толщины за установленное время, что применяется при расчете разных профильных изделий.

Теплопроводность пенобетона зависит от структуры, то есть чем больше количество пустот в заданном параметре, тем выше свойство. На показатель наличия воздуха в порах влияет плотность. Правильная геометрическая форма поверхностей блоков обеспечивает уменьшение зазоров при их сборке. Чтобы стена имела монолитный вид, промежутки не должны превышать 2-3 мм. Расстояние большего размера станет причиной сырости основания.

При расчете коэффициента теплопереноса, необходима информация о плотности. Параметр обозначают буквой D с различными цифровыми значениями: при маркировке D800, кубометр пенобетона весит 800 кг.

Теплопроводность по видам

Чтобы выяснить необходимые параметры, следует учитывать подразделение на типы, в зависимости от плотности и предназначения. Теплопроводность различных марок пеноблоков в таблице:

ВидПредназначениеМаркаКоэффициент теплопроводности
КонструктивныйФундаменты, подвалы, подземные гаражи, несущие стеныD1000, D1100, D12000,30-0,40 Вт/м°С
Конструктивно-теплоизоляционныйПерегородки и несущие стеныD500, D600, D700, D800, D9000,15-0,30 Вт/м°С
ИзоляционныйКонтур стенD300, D350, D400, D5000,10-0,14 Вт/м°С

В микроячейках пенобетона жидкость находится в закрытом состоянии и не преобразуется в лед даже при очень сильном холоде. Показатель морозостойкости составляет 15, 35, 50, 75 единиц соответственно для марок D600, D700, D800, D1000. Плотность напрямую связана с коэффициентом передачи тепла и несущими свойствами. Поэтому оптимальным вариантом, при возведении монолитных перекрытий с обустройством армопояса, считается конструкционно-изоляционный вид. В многослойных сооружениях пенобетон используют в качестве контурной оболочки.

Сравнительные характеристики

Основной вопрос, который возникает у застройщика при планировании: как определиться с выбором материала, ведь необходимо учесть свойства, затраты на обработку и монтаж. Для этого можно сопоставить некоторые особенности разных видов:

1. Самым ценным качеством дерева является экологичность. Пеноблоки в этом не уступают, так как содержат натуральные компоненты в своем составе. Благодаря воздушным порам в структуре, происходит естественная регулировка влажности. Кроме того, деревянные дома уступают в скорости постройки. Так как пенобетон имеет большую плотность, он эффективнее сохраняет микроклимат в помещении.

2. При высоком показателе передачи тепла кирпича он в три раза уступает ячеистым блокам. Если сравнить морозостойкость данных материалов, для возведения жилья из пенобетона потребуется уложить один слой, а стены из кирпича строят двойной толщины.

3. Газобетон – это пористый материал, пустоты в котором открыты и сформированы немного иначе, так как технология производства имеет свои особенности. Плотность пенобетона выше, что влияет на теплопроводность. В вопросе экологичности газобетон также проигрывает из-за имеющегося в его составе алюминия.

Теплоизолирующие свойства пеноблоков зависят от формирования внутренних ячеек. Чем больше пор, тем лучше микроклимат помещения. Важно учитывать геометрические параметры, чтобы при строительстве дома не допускать холодных мостиков, которые влияют на потерю энергии.

Теплопроводность пеноблока

Многих строителей, да и простых обывателей не имеющих опыта работы с пенобетоном, терзает вопрос: чем он так хорош, что буквально за последнюю пятилетку создал серьезную конкуренцию традиционным строительным материалам? Изучив состав пеноблока, ответ на него становится очевиден: пористая структура наделяет эту разновидность легкого бетона сочетанием качеств, значимость которых трудно переоценить. Исключением не стала и теплопроводность пеноблока, демонстрирующая уровень его возможности пропускать тепло.

Можно проследить закономерность зависимости коэффициента теплопроводности от величины его плотности, и соответственно от прочности, а секрет такого соотношения кроется в микропорах, составляющих основу бетонного тела. Так, блоки обладающие малой плотностью отличаются значительными размерами структурных ячеек, это обстоятельство не только увеличивает способность их к сохранению тепла, но и снижает стойкость к воздействию динамических нагрузок, а особо прочный пенобетон, хуже сохраняет тепло в здании и имеет большую плотность, влияющую на вес изделия.

Выбор плотности вспененного бетона

Конечно, в первую очередь нормируемое значение прочности и плотности пенобетонных изделий определяются проектными данными будущего здания. Если же все расчеты производятся самостоятельно, то при вычислении теплопроводности стен учитываются следующие нормативные показатели:

  1. Значения теплотехнических параметров всех изделий и материалов, используемых при возведении здания.
  2. Сопротивление передачи тепла самого сооружения.
  3. Показатель градусосуток района строительства, его значение можно узнать из СНиПа 2-3-79.

После выявления этих параметров, следует простой математический расчет, заключающийся в суммировании величин сопротивления теплопередачи всех слоев несущей стены.

Как правило, постройка дома из пеноблоков, высота которого не превышает 3-х этажей, оптимальным вариантом будет качественный блок, обладающий плотностью D800. Стены, выполненные из них, обладают достаточным пределом прочности, чтобы выдержать нагрузки бетонной или монолитной плиты перекрытия, но только при обязательном устройстве армопояса. Если же предполагается перекрытие из дерева, то дополнительное усиление не понадобится. Еще одна вариация их применения при возведении

 надежного и теплого здания, является возложение функций несущего материала на кирпич, а для утепления берут пенобетонные блоки малой плотности.

Преимущества перед другим материалом

Дабы убрать оставшуюся долю сомнений о качестве выбора пенобетона на роль основного материала, стоит еще раз пересмотреть сравнительные преимущества этих изделий над другими материалами.

Дерево

В сравнении с деревом, у него намного выше прочность и ниже себестоимость, к тому же он выделяется отличной огнестойкостью, что нельзя сказать даже об обработанной специальными противопожарными веществами древесине. Уровень комфортабельности и экологичность пеноблочного строения не уступают зданию, построенному из дерева, при этом их на много проще монтировать.

Кирпич

По всем параметрам, за исключением прочности, обычный кирпич уступает пенобетону, именно поэтому при возведении зданий, высотностью более 3 этажей, предпочтение отдается кирпичу, а теплоизоляционными пеноблокам устраивается утепление. Такой вариант является самым качественным и экономичным, при строительстве многоэтажных зданий.

Газоблок

Газобетон хоть и хороший стеновой материал, но все-таки в его арсенале имеются серьезные отрицательные характеристики, он наиболее чувствителен к продолжительному воздействию воды. Поэтому для устройства гидроизоляции применяются дорогостоящие материалы, а для зданий с очень высоким уровнем влажности таких как бани, котельные, бассейны — газоблок категорически не рекомендуется, также у стен, возведенных из такого материала, присутствуют «мостики холода». Плюс ко всему, пеноблоки не такие вредные для окружающей среды, нежели газобетон.

Шлакоблок

Несмотря на то, что шлакоблок намного дешевле пеноблока, применять их в строительстве менее целесообразно, нежели ячеистые вспененные блоки. Во – первых, пенобетонные изделия имеют больший пространственный объем и меньшую плотность, следовательно блоки изготовленные из пенобетонной смеси в разы легче и экономичнее в плане расходов на кладочный раствор. Поэтому укладывать и перевозить их на много легче и быстрее, нежели шлакоблоки, во-вторых, ячеистые изделия имеют лучший показатель теплопроводности, чем шлакоблок, а вот прочность практически одинакова у обеих разновидностей.

Вывод

Отдавая предпочтение пеноблоку, хорошо изучите его качественные показатели для каждой плотности, и уже исходя из этих значений и из показателей погодных условий вычисляйте толщину стен и уровень теплопроводности здания. Неправильные расчеты могут привести к промерзанию строения, что выразится в больших затратах на отоплении здания.

Удачной стройки!

Что необходимо знать о теплопроводности пеноблока

Теплопроводность строительных материалов влияет на то, как долго будет удерживаться тепло в доме. Применение пеноблоков позволяет сбалансировать переход тепла при разных температурах наружного воздуха.

Коэффициент теплопроводности пеноблоков определяет способность строительного материала передавать тепло. Обозначают его литерой λ, измеряют в Вт/м°С. Чем выше этот показатель, тем холоднее будет в доме зимой. У пеноблоков данный коэффициент составляет в среднем 0,1-0,38 Вт/м°С. Среди стеновых материалов теплопроводность пеноблоков одна из самых оптимальных для сохранения тепла, с их применением можно снизить расходы на отопление до 30%.

Технические характеристики блоков

Вид Прочность на сжатие Марка пенобетона по средней плотности Коэффициент теплопроводности
Теплоизоляционный стеновой контур B 0,75
D400
0,09-0,10
B 1 D500 0,10-0,12
Несущие и теплоизоляционные пеноблоки B 2,5 D600 0,13-0,14
B 3,5 D700 0,15-0,18
B 5 D800 0,18-0,21
B 7,5 D1000 0,23-0,29
Несущие стены B 10 D1100 0,26-0,34
B 12,5 D1200 0,29-0,38

Что влияет на теплопроводность

  1. Размер внутренних пустот – воздушные пузырьки внутри блока способствуют сохранению тепла. Чем они меньше, тем лучше теплоизолирующие свойства материала;
  2. На теплопроводность влияет плотность стройматериала – чем меньше пор внутри, тем хуже пеноблок будет сохранять тепло. Но плотные блоки более прочные, поэтому их применяют для возведения несущих конструкций;
  3. Показатель реальной теплопроводности может отличаться от указанной производителем, на величину коэффициента влияют геометрическая точность изготовления блоков и то, насколько толстый шов делается при кладке (швы в 10-12 мм превращаются в мосты холода и приводят к образованию конденсата и теплопотерям).

Как рассчитать теплопроводность пеноблока

Чтобы обеспечить прочность здания и достаточный для сбережения тепла показатель теплоизоляции, необходимо выполнить теплофизический расчет:

  1. Формула расчета теплового сопротивления R = d/λ, где λ – теплопроводность, а d – толщина стены;
  2. Необходимый уровень теплоизоляции для конкретной климатической зоны указан в нормативных документах (СНиП), среднее значение R=3,14;
  3. Подставив в формулу значения R и λ (для выбранного стройматериала), легко рассчитать толщину стены (расчет ведется в миллиметрах).
  4. При использовании дополнительных средств теплоизоляции стоит учитывать их в расчетах.

При выборе строительных материалов важно отдать предпочтение продукции проверенного производителя и не гнаться за низкой ценой. Соблюдение технологии и соответствие указанным параметрам теплопроводности обеспечит сохранение тепла в доме и существенную экономию на отоплении.

Компания «БЛОКСНАБ» является одним из крупнейших производителей пеноблоков в Москве и Московской области. С 2007-го года мы выпускаем безопасную для окружающей среды и здоровья людей продукцию, которая сертифицирована по стандарту качества ISO. Наша компания готова сотрудничать с оптовыми и розничными клиентами. Мы гарантируем высокое качество и выгодную цену блоков от производителя для вашей экономии.

Теплопроводность пеноблока

Такое свойство материала как теплопроводность можно считать одним из основных, пеноблок не является исключением. Это свойство показывает, как материал проводит тепло сквозь свою толщину при большой разности температур на разных поверхностях. Рассматриваемое свойство материала сначала исследуют, а затем определяют области строительства, которых можно применять исследуемый материал.

Теплопроводность величина зависима, прежде всего она зависит от плотности пенобетонных блоков, то есть из изменением плотности величина теплопроводности меняется. При увеличении плотности теплопроводность пеноблока уменьшается и наоборот.

Сам материал имеет небольшую теплопроводность, это связано с его структурой. Известно, что пенобетон состоит из большого количества пор, в которые заключён воздух, если его взять отдельно, то он имеет минимальную теплопроводность, всего 0,026 Вт/м оС. Такая величина теплопроводности достаточно мала, даже если сравнивать с керамзитобетоном. Как показывают исследования в отдельном пеноблоке имеется достаточно большой процент воздуха, поэтому и теплопроводность его небольшая.

Теплопроводность пеноблоков влияет на их свойства. Величину теплопроводности следует понимать так – чем она выше, тем хуже теплоизоляционные качества пеноблоков.

Теперь можно рассмотреть влияние плотности материала на его теплопроводность. Плотность пеноблока маркируется буквой Д, и измеряется в пределах от Д300 до Д1200. А сейчас рассмотрим теплопроводность материала при минимальной и максимальной плотности.

Если используется материал с плотностью Д300 то теплопроводность пеноблока составит 0,08 Вт/м ºС; при изменении теплопроводности до Д1200 теплопроводность изменится до 0,38 Вт/м ºС. Из этого следует сделать выводы, что изменение плотности в 4 раза понижает теплопроводность материала почти в 5 раз.

При создании проектов зданий ведётся учёт необходимого уровня теплоизоляции стен, поэтому в некоторых случаях нужно увеличить толщину стены или устроить дополнительное утепление.

Специалисты рекомендуют использовать пенобетон средней плотности, а конкретнее Д600 – он прочный и хорошо держит тепло. Толщина стены зависит от конкретного региона с его климатическими условиями. 

Почему из наших блоков дом получается теплее?

Почему из наших блоков дом получается теплее?


На теплопроводность стен из пенобетонных блоков влияют следующие факторы: плотность пенобетона (кг/м3), структура пенобетона (размер и количество воздушных пузырьков в пенобетонной массе), толщина и качество швов кладки. В общем случае можно сказать, что теплопроводность материала напрямую зависит от его плотности, чем меньше плотность, тем меньше тепла передает материал.

То есть в идеале дома надо строить из пенопласта – он, пожалуй, самый легкий (а значит и наименее теплопроводный) из доступных строительных материалов, но, к сожалению горюч и не прочен. Легкий пенобетон (плотность менее 400 кг/м3) очень хорош как теплоизоляционный материал, но, к сожалению, по своим прочностным характеристикам не годиться для возведения стен. Оказывается, что оптимальным вариантом для малоэтажного строительства является пенобетон плотностью 600 кг/м3.

Используя современные технологии, удается получать пеноблоки имеющие необходимые прочностные характеристики и обладающие большим тепловым сопротивлением. При увеличении плотности можно добиться большей прочности, но при этом резко снижается тепловое сопротивление. Помимо плотности пенобетона имеет значение размер воздушных пузырьков в пенобетонной массе. Чем размер меньше – тем хуже теплообмен за счет конвекции воздуха внутри пузырька. Помимо этого чем пузырьки меньше, тем, при постоянной плотности пенобетона, их содержится больше на единицу объема, и толщина перегородок соответственно меньше, что дополнительно увеличивает тепловое сопротивление. То есть для получения наиболее «теплого» пенобетона его структура должна состоять из как можно более мелких пузырьков. Нам удается делать пенобетонные блоки со средним размером воздушных пузырьков 0.1- 0.3мм.

При строительстве из пенобетонных блоков наиболее теплопроводным элементом стены является кладочный шов. Если блоки отличаются размером друг от друга или имеют неудовлетворительную геометрию, приходиться все огрехи компенсировать именно толщиной кладочного шва. При этом толщина шва в отдельных местах может достигать 2 см. В этих местах в холодное время года будет образовываться конденсат, что будет еще больше снижать тепловое сопротивление стены — вплоть до промерзания. То есть ясно, что кладочный шов должен быть как можно тоньше. Точность размеров производимых нами блоков позволяют вести из них кладку со швом 2-3 мм. При такой толщине шва стена представляет собой практически равномерную структуру с максимально возможным тепловым сопротивлением. Мы рекомендуем для кладки использовать специальный клей. Он наносится зубчатой кельмой. Технология такая же, как для укладки кафельной плитки на ровную поверхность. При этом кладочный шов получается с тепловыми промежутками, что еще больше увеличивает тепловое сопротивление.


Возврат к списку


Внимание! При копировании информационных материалов прямая ссылка на наш сайт обязательна!
Все тексты сайта охраняются законом — Об авторском праве от 09.07.1993 г. N 5351-1.

Смотрите также


Что выбрать: пеноблок или газоблок?

Строительство из блоков – модный тренд последнего времени, пользуется большой популярностью. Но блок, понятие обобщенное и включает в разные виды, которые отличаются друг от друга по составу и характеристикам. Подробности — в статье.


Собираясь строить дом, вы наверняка зададите себе этот вопрос. Обычно газоблоки и пеноблоки считают синонимами, но это не так. Давайте вместе разберемся почему.

Строительство из блоков – модный тренд последнего времени, пользуется большой популярностью. Но блок, понятие обобщенное и включает в разные виды, которые отличаются друг от друга по составу и характеристикам:

  • Пенобетонные блоки
  • Газобетонные блоки
  • Пескоблоки
  • Теплоблоки
  • Полистиролбетон
  • Керамзитобетонные блоки
  • Арболит
  • Шакоблоки
  • Керамоблоки

В этой статье мы сравним газобетонные и пенобетонные блоки так как их часто путают. Начнем с общего описания.

Пеноблок – модернизированный шлакоблок. Главные качества: низкая цена и практичность. Хорошо подходит для малоэтажного строительства и внутреннего обустройства. Пенобетонные блоки сохраняют свои характеристики до 25 лет. Состав:

  1. Цемент
  2. Вода
  3. Пенообразователь

Газоблок – автоклавный блок, изготавливаемый под воздействием температуры. Состав:

  1. Цемент
  2. Песок
  3. Известь
  4. Алюминиевый порошок

Основные отличия

Для вашего удобства мы разделили отличия на блоки. В них вы найдете ответы на все вопросы.

Также ниже приведена таблица основных свойств для сравнения:

Свойство

Газоблок

Пеноблок

Теплопроводность

0,14-0,22

0,1-,014

Прочность

D500 – B2,5

D700 – B2,5

Толщина шва

Клей, 2-3 мм

Раствор, до 15 мм

Паропроницаемость

10

15

Усадка

0,3 – 0,5 мм

До 5 мм


Состав блоков

В состав пеноблока входит «пенообразователь», он бывает синтетическим или органическим. Практический весь Российский рынок представлен органическим пенообразователем. Так что же это такое, давайте разберемся:

Органический пенообразователь – белковый материал, такой как: кровь животных, шкуры, перья, рога или копыта.

Такой материал имеет склонность к распаду, поэтому пенобетонные блоки быстрее начинают крошится и терять свои эксплуатационные качества.

В газоблоках используют алюминиевую пудру или пасту, которые в результате химической реакции превращаются в оксид – безопасное для здоровья человека соединение. Поэтому газоблоки так популярны в Европе, они экологичны, долговечны и безопасны для здоровья.


Техника производства

При изготовлении газоблоков необходимо специальное оборудования и условия. Для производства пеноблоков технология более проста, но в итоге продукт получается менее прочным.

Характеристики и свойства

Блоки имеют похожие характеристики, за исключением прочности и долговечности. Относительно огнестойкости и теплоизоляции они равны. Пенобетонный блок на 30% дольше сохраняет тепло.

Надежность

Безусловно, газобетонные блоки гораздо надежнее и долговечнее. Все дело в том, что поры пенобетонных блоков имеют разный размер, из-за пенообразователя. А вот у газоблоков поры распределены равномерно и имеют одинаковые размеры.

Стоимость

Стоимость газобетоннных блоков гораздо выше пенобетонных. Тут есть 2 причины:

  1. Производственные процессы
  2. Материалы, используемые для производства

Но принимать решение о покупке основываясь на стоимости не лучшее решение, особенно если вы строите дом, в котором планируете прожить долгие годы. Учитывайте также и то, что пеноблоки нужно дополнительно армировать, утеплять. А из-за большой усадки, срок их службы значительно меньше.

Внешний вид

Отличить газоблок от пеноблока простому покупателю проблематично. Цвет разнится в зависимости от используемой марки цемента. Размеры блоков стандартные – 600х300х200 мм.

Главным различием служат поры – у пеноблока они закрытые, а у газоблока открытые и закрытые. Увидеть это можно только в разрезе. Будьте внимательны.

Что говорят эксперты «УралИнтерьер»?

Каждый тип блока достоин применения. Но если мы говорим о долговременном строительстве в условиях Российского климата – газобетонные блоки, однозначно выигрывают.

Мы принципиально не продаем пенобетонные блоки, так как они менее надежны и долговечны. Компания УралИнтерьер старается не просто продавать стройматериалы, но обеспечивать строительные объекты надежными и качественными материалами, которые обеспечат:

  • Надежность конструкций
  • Максимальные эксплуатационные качества
  • Удобство в применении
  • Соблюдение экологичности
  • Защиту здоровья и безопасность

Если вы хотите купить газоблоки для строительства дома или коттеджа, ждем вас!

Теплопроводность кирпича и пеноблока

Теплопроводность блоков из пенобетона

Одной из наиболее важных характеристик любого строительного материала является его теплопроводность. Данный показатель говорит о способности отдавать тепло. Чем выше значение коэффициента теплопроводности, тем быстрее будет уходить тепло из дома или любой другой постройки зимой и тем быстрее будет нагреваться здание летом.

При изготовлении пеноблока в смесь из воды, песка и цемента добавляется специальный пенообразователь. Благодаря этому блоки из пенобетона имеют пористую структуру. На следующем фото вы можете увидеть, как выгладит блок внутри. В распределенных равномерно по всему объему порах находится воздух, который имеет достаточно низкий показатель теплопроводности. Именно этим и объясняется способность пенобетона удерживать тепло.

Если сравнивать данный показатель у нескольких строительных материалов, ячеистый бетон значительно превосходит обычный бетон, кирпич, и лишь немного уступает дереву. Низкий коэффициент теплопроводности пеноблока, его сравнительно невысокая стоимость, прочность и долговечность вывели его на одну из лидирующих позиций по использованию в строительстве.

  • ·Конструкционно-теплоизоляционные. Они имеют среднюю плотность и чаще всего применяются для кладки стен и перегородок. В группу входят следующие марки: Д600, Д700, Д800, Д1000. Данная группа является наиболее востребованной на рынке строительных материалов, так как сочетает в себе достаточно высокую прочность и способность удерживать тепло.
  • ·Теплоизоляционные. Данный вид наименее прочен и используется только для утепления здания. К группе относят блоки с маркировкой Д400, Д500.

Ниже находится таблица, в которой все марки пенобетона распределены по группам предназначения и указан класс прочности и аналогичная маркировка бетона.

Зависимость сопротивления теплопередаче от плотности бетона

Для обозначения способности материала проводить тепло применяется коэффициент теплопроводности. Данная величина является относительной и указывает на количество тепла, способное пройти в течение 1 часа через материал, который имеет толщину 1 метр, площадь 1 кв. м при разнице температуры по обеим сторонам в 1° С.

Теплопроводность пеноблока напрямую зависит от его плотности. Чем выше плотность раствора, тем меньше в нем количество наполненных воздухом пор и их диаметр.

У конструкционных видов пенобетона способность проводить тепло самая высокая и составляет от 0,38 до 0,26. Конструкционно-теплоизоляционные марки имеют следующие коэффициенты: у Д1000 данный показатель находится в пределах 0,23-0,29, у Д800 – 0,18-0,22, Д700 имеет коэффициент в пределах 0,16-0,18, а теплопроводность пеноблока Д600 составляет 0,13-0,14. Теплоизоляционные марки блоков имеют следующие характеристики: теплопроводность пеноблока Д500 находится в пределах 0,10-0,12, Д400 – 0,09-0,10, а Д300 — 0,8.

Сравнение теплопроводности пеноблока разных марок и видов приведено в таблице, размещенной ниже.

Разница величины коээфициента у одной и той же марки пенобетона может зависеть от того, какие составляющие применялись для замешивания бетона. Так, например, если в составе блоков Д500 будет песок, значение коэффициента будет равно 0,12, если же в смесь была добавлена зола, показатель уменьшится до 0,10. Чем выше марка вспененной бетонной смеси, тем разница в коэффициентах будет выше. Если для Д600 отличие будет составлять всего 0,2, то у Д1200 разница может доходить до 0,9. Поэтому при покупке данного строительного материала следует обращать внимание не только на маркировку, но и на состав смеси.

Таблица теплопроводности пеноблоков с сравнением показателей в зависимости от составляющих, которые были использованы для замешивания раствора, приведена ниже.

Расчет теплопроводности стен из пенобетона

Чтобы дом имел необходимые характеристики теплопроводности, пеноблоки разной плотности следует укладывать на различную толщину. Рассчитать оптимальную толщину стены можно следующим образом.

Следует определиться с тем, при помощи чего будет проводиться возведение стен. Чаще всего применяется два варианта: кирпич-блок-штукатурка и оштукатуренный с двух сторон блок.

Чтобы провести расчеты следует знать коэффициенты теплопередачи материалов, которые будут входить в состав стены (кирпич – 0,56, штукатурка — 0,58, блоки определяем по таблице) и коэффициент сопротивления стен теплопередаче (как правило, среднее значение равно 3,5). Из общего значения 3,5 необходимо вычесть значение сопротивления теплопередаче 20 мм штукатурки (0,02:0,58 = 0,03) и 120 мм кирпича (0,12: 0,56 = 0,21) для первого варианта или 40 мм штукатурки (0,04:0,58 = 0,06) для второго варианта исполнения.

В первом случае, при использовании кирпича, бетонная стена должна обеспечить сопротивление теплопередаче на уровне 3,26. При использовании марки Д600 толщина ее будет составлять 456 мм (3,26*0,14 = 456), в случае использования Д800 следует выложить стену толщиной не менее 684 мм (3,26*0,21 = 684). По этой же формуле можно рассчитывать стены с использованием любой марки ячеистого бетона.

Для варианта стены, оштукатуренной с двух сторон, из значения 3,5 отнимаем 0,06 (40 мм штукатурки) и далее проводим расчеты для нужной марки бетона согласно таблице, в которой проведено сравнение показателей теплопроводности.

Не будет большим преувеличением утверждение, что в современных условиях использование пенобетона считается преобладающим в индивидуальном строительстве. И востребованность этого относительно нового для отечественного рынка строительного материала обусловлена не только фактором стоимости. Его технические характеристики по многим параметрам оказались намного лучше традиционного кирпича и классического бетона/железобетона.

Правда, если говорить исключительно о цене, то доступность данного стройматериала стала возможной благодаря появлению новых технологий его изготовления. В действительности он известен более столетия, но до недавнего времени пенобетон был непопулярен именно по причине недоступной стоимости.

Сфера применения

На западе пенобетон активно используется на протяжении нескольких десятилетий, у нас же он появился сравнительно недавно, но уже успел приобрести отличную репутацию как достойная альтернатива классическим стройматериалам. Единственным значимым недостатком можно считать меньшую прочность, поэтому в многоэтажном строительстве бетон и кирпич остаются вне конкуренции.

Рекомендуется применять пенобетон при строительстве дома не выше двух этажей

Применение комбинации «бетонный каркас + пеноблоки» предоставляет возможность возводить здания высотой более двух этажей, но такой вариант встречается редко. Основная же сфера использования пенобетона – малоэтажное строительство: дома, гаражи, подсобные помещения, здания коммерческого и промышленного назначения.

Технология изготовления пенобетона

Представляя собой ячеистую разновидность классического бетона, этот стройматериал изготавливается из следующих компонентов:

  • цемента;
  • воды;
  • песка;
  • синтетического пенообразователя;
  • добавок, улучшающих эксплуатационные свойства материала.

В настоящее время используется три технологии изготовления пенобетона.

Классический метод предполагает подачу пены в цементный раствор с помощью специального устройства – пеногенератора. Полученная смесь тщательно перемешивается, затем для затвердевания помещается в специальную камеру, обеспечивающую заданную температуру. На выходе получается ячеистый бетон, который считается наиболее качественным, надежным, долговечным.

Для создания пенобетона в домашних условиях, вам придется сильно потратится на необходимое оборудование, а так же это займет не мало времени

При использовании метода сухой минерализации пена добавляется в сухую смесь, и только после тщательного размешивания вводится вода в нужных пропорциях. Обычно такой способ применяется при непрерывном производстве. Ячеистый бетон, полученный таким способом, отличается большей прочностью, но характеристики теплопроводности уступают.

Метод баротехнологии характерен тем, что пенообразователь сначала смешивается с водой, и только потом в полученную смесь добавляют остальные компоненты. Чтобы получить пеноблоки приемлемого качества, используют барокамеры, которые обеспечивают процесс смешивания при избыточном давлении. Процесс затвердения не требует нагрева, но в целом длится намного дольше, при этом не исключена усадка и даже растрескивание материала.

Независимо от используемого метода изготовления каждый отдельный блок характеризуется замкнутой структурой воздушных пор, что и обеспечивает его прекрасные теплоизоляционные свойства.

Основные характеристики ячеистого бетона

В зависимости от плотности различают следующие марки пенобетона:

  • Теплоизоляционный ячеистый бетон представлен марками D300-D500. Невысокая плотность (порядка 300-500 кг/кубический метр) обеспечивает блоки стандартных размеров небольшой массой (12-19 кг) и низкой теплопроводностью. Поскольку прочность таких пеноблоков невысока, они используются исключительно для формирования теплоизоляционного слоя;

Таблица сравнения пенобетона с остальными материалами

  • Конструкционно-теплоизоляционный пенобетон (марки D600-800), обладая соответствующей плотностью и весом блока в пределах 25-35 кг, характеризуется оптимальным соотношением прочности-теплопроводности, поэтому именно эта марка – преобладающая при ведении малоэтажного строительства;
  • Конструкционный ячеистый бетон – это блоки марок D900-1200, характеризующиеся весом 40-47 кг и плотностью 900-1200 кг/кубометр. Они в меру прочны и устойчивы к сжатию, поэтому (с определенными ограничениями) могут применяться при многоэтажном строительстве, требуя дополнительного слоя утепления;
  • Конструкционно-поризованные пеноблоки (марки D1300-1600) отличаются высокой прочностью, позволяющей возводить объекты неограниченной этажности, но в промышленных масштабах они не изготовляется.

Теплопроводность

Второй по значимости характеристикой стройматериала является его способность проводить тепло. При этом теплопроводность пенобетона связана обратно пропорциональной зависимостью с его прочностными показателями.

Воздух – эффективнейший природный теплоизоляционный материал. Присутствие в структуре пенобетонного блока большого количества заполненных воздухом пор позволило снизить его теплопроводность до уровня 0.08 Вт/м°С, что на порядок ниже, чем у бетона или кирпича.

Ключевым фактором при выборе материала есть – теплопроводность

Для рядового пользователя этот цифровой показатель мало о чем говорит, поэтому приведем сравнительные характеристики пенобетона, керамического кирпича и шлакоблоков: чтобы получить стену, имеющую теплопроводность порядка 0.18 Вт/м°С, необходим слой пенобетона марки D700 толщиной 300 мм. Для шлакоблоков толщина стены составит уже 1080 мм, для красного кирпича – 1400 мм.

Прочность на сжатие

Прочностные характеристики оказывают непосредственное влияние на сферу применения ячеистого бетона. Если теплоизоляционные марки пенобетона, обладая невысокой прочностью на сжатие и низкой теплопроводностью, используются только в качестве теплоизоляционного слоя, то конструкционно-теплоизоляционные блоки отличаются достаточной прочностью, чтобы выдерживать плиты и балки перекрытия малоэтажных строений, а конструкционные можно использовать при возведении многоэтажных зданий.

Сравнительная таблица различных марок пенобетона

Прочность на сжатие марок пеноблоков (кг/кв. см):

  • D400 – 9;
  • D500 – 13;
  • D600 – 16;
  • D700 – 24;
  • D800 – 27;
  • D900 – 35;
  • D1000 – 50;
  • D1100 – 64;
  • D1200 – 90.

Не менее важным свойством ячеистого бетона считается наличие внутренних пустот и точность соблюдения геометрических размеров блоков. От последнего параметра зависит расход кладочного раствора: при использовании неровных блоков толщину шва приходится увеличивать с 3 до 10 мм, что приводит к появлению «мостиков холода» и снижению энергоэффективности конструкции.

Достоинства и недостатки пенобетона

Как и любой другой строительный материал, ячеистый бетон нельзя назвать универсальным. Тем не менее, перечень его достоинств выглядит внушительно:

  • Долговечность. Срок службы здания, стены которого выстроены из блоков ячеистого бетона, составляет минимум 35 лет.
  • Теплоизоляционные свойства. Теплопроводность пеноблоков – порядка 0.08-0.20 Вт/м°С предоставляет возможность снизить теплопотери на 30% по сравнению с кирпичным зданием. При этом в жаркое время года такая стена не будет нагреваться, формируя внутри помещения микроклимат, сравнимый по комфортности с деревянным строением.
  • Экологичность, звукоизоляционные характеристики. Поскольку пеноблоки производятся из материалов естественного происхождения, они не гниют, не подвергаются воздействию грибков и плесени, уступая по экологичности только дереву. Звукоизоляционные свойства пенобетона также на высоте, позволяя обеспечить надежную защиту от любых внешних фоновых источников шума.
  • Простота монтажа. Габариты блоков и их малый вес существенно упрощают возведение зданий, снижая временные потери и трудозатраты. Пеноблоки легко поддаются механической обработке, что обеспечивает формирование конструкций любой формы.
  • Экономичность. Отличаясь малым весом и большими размерами, пеноблоки дешевле транспортировать, они требуют использования гораздо меньшего количества кладочного раствора.
  • Эстетичность. Пенобетон – прекрасный стройматериал для формирования разнообразных архитектурных элементов: арок, колонн, порталов. Благодаря большим размерам не требуется приложения больших усилий, чтобы добиться идеальной ровности стен, чего не скажешь о кирпичной кладке.

Единственным недостатком вспененного ячеистого бетона можно назвать его относительно невысокую прочность, что при малоэтажном строительстве не далеко не решающий фактор.

Теплопроводность блоков из пенобетона

Из-за разности температур воздуха внутри и снаружи помещения происходит перенос энергии через пеноблок. Такое явление присуще всем телам и получило название теплопроводности. Является одним из главных свойств и характеризует способность проводить тепло. Чем она меньше, тем лучше энергосберегающие показатели ограждающих конструкций строения (дом медленнее остывает и быстрее прогревается). Пенобетон имеет наименьшую термопроводность среди современных стройматериалов. Это обусловлено наличием в его внутренней структуре пор воздуха.

Теплопроводность пенобетона измеряют на пяти плоских образцах.

Коэффициент показывает, сколько энергии пропускает 1 м2 в единицу времени, его вычисляют по формуле:

  • δ толщина образца,
  • Тл температура лицевой стороны,
  • Тт температура тыльной плоскости,
  • q тепловой поток на 1 м2.

Термопроводность блоков пенобетона зависит от следующих основных факторов:

ВидМаркаТеплопроводность Вт/(м∙°C) в сухом состоянии, изготовленного на:
пескезоле
Теплоизоляционный пенобетонD300-D5000,08-0,120,08-0,10
Конструкционно-теплоизоляционныйD600-D8000,14-0,240,13-0,20
КонструкционныйD1000-D12000,29-0,380,23-0,29

Чем меньше удельный вес, тем ниже коэффициент теплопроводности из-за значительного числа воздушных пор. Марки D300, D500 имеют самые лучшие теплозащитные свойства, но не получили распространения при строительстве бескаркасных домов вследствие низкой прочности. Такого недостатка нет у D600 и D700, которые наилучшим образом сочетают достаточную несущую способность и термопроводность. Но с целью сохранения теплопередачи может потребоваться увеличение ширины ограждающих конструкций, а D800 уже необходимо дополнительно утеплять. Более плотный пенобетон, как способ снижения термообмена, используют только с тепловой защитой.

Анализ теплопроводности разных марок пеноблоков, изготовленных на песке или золе, показывает большое влияние компонентов на этот показатель. Потери тепла в пенобетоне из золы меньше. Указанный эффект связан с её большим термическим сопротивлением. С повышением влажности термопроводность растёт и рекомендуется защищать отделкой наружные поверхности.

На что влияет?

От теплопроводности зависят поперечные размеры наружных стен возводимого дома. Её значения применяются для теплотехнических расчетов. Каждый застройщик может самостоятельно провести оценку требуемой ширины блока. Дополнительно потребуется величина нормативного сопротивления термоотдачи здания для региона застройки (Rreg), её берут из таблиц СниП. Искомая толщина стены (δ) вычисляется просто: δ= Rreg∙λ. Здесь λ коэффициент теплопроводности, взятый из заводского сертификата. Для более точного расчета необходимо учитывать термопередачу кладочных швов, а также теплообмен между наружным и внутренним воздухом и плоскостью пеноблока.

Стройматериалы по функциональному назначению бывают:

  • Конструкционные (используются при создании каркаса сооружения).
  • Для утепления.

Первые характеризуются высокой термопроводностью это тяжёлый бетон, армированный сталью. Лучше держит тепло кирпич, из утеплителей можно отметить минеральную вату. Пенобетон в зависимости от марки применяется как для создания несущих стен, так и для изоляции.

Сравнение с минватой

Минеральная вата относится к классу материалов, используемых при термоизоляции строений. Ее сопоставление правомерно проводить с блоками теплоизоляционного вида.

НаименованиеТеплопроводность, Вт/(м∙°C)
D3000,08
D5000,10-0,12
Каменная минвата 25-180 кг/ куб.м0,037-0,04

Преимущества минеральной ваты:

  • Теплопроводность меньше в два раза. Это позволяет сделать размеры ограждающей конструкции более оптимальными с сохранением термообмена.
  • Удельный вес ниже в 1,7-12 раз уменьшается вес утеплителя, его нагрузка на строение.
  • Не имеет несущей способности необходимо закреплять (пенобетон обладает достаточной прочностью).
  • Имеет склонность к осадке увеличивается теплопередача сооружения.
  • В случае намокания растёт вес и увеличивается нагрузка на перекрытия, кровлю, повышается теплообмен.

Сравнение с кирпичом

Кирпич по составу бывает двух типов:

  • Керамический (производится из глины).
  • Силикатный (из кварцевого песка).

Определяющими термопроводность кирпича факторами являются:

Сравнительный анализ показывает: потери тепла через пенобетон будут меньше.

Теплопроводность разных видов пеноблока

Теплопроводность пеноблока – значимая характеристика стройматериала. Способность проводить тепло связана с обратной пропорциональной зависимостью с прочными показателями пенобетона. Эта характеристика показывает, какое количество тепла передает материал за определенное время. Также влияние оказывает величина плотности стройматериала и влажность.

Теплопроводные качества различных марок пеноблоков значительно отличаются, из-за разной структуры. Блоки производят трех видов:

  • конструкционные – самые плотные и содержат маленькое количество ячеек с воздухом. Понадобится теплоизоляция пеноблока;
  • теплоизоляционные – имеют наилучший коэффициент теплопроводности, но из-за множества пустых пор с воздухом прочность значительно снижена;
  • конструкционно-теплоизоляционные.

Зависимость теплопроводности от плотности

Воздух является эффективным природным теплоизоляционным материалом. Пеноблоки имеют ячеистую структуру, благодаря которой этот блочный строительный материал обладает низким коэффициентом теплопроводности. Показатель намного ниже, чем у бетона или кирпича и равен 0.08 Вт/мС. Для рядовых пользователей, эти показатели ни о чем не говорят, поэтому приведем такой сравнительный пример. Чтобы получить стену, которая будет иметь показатель теплопроводности 0.18 Вт/м0 С, понадобятся пенобетонные блоки марки D700 (размеры 588х300х188).Чтобы добиться таких же показателей теплопроводности для шлакоблоков понадобится сделать толщину стены 108 см, а для красного кирпича 140 см.

Важно! Когда рассчитывается коэффициент теплопереноса, необходимо учитывать плотность, которая обозначается буквой D. Например, маркировка D 900 означает, что 1 кубометр пенобетонных блоков весит 900 кг.

Коэффициент теплопроводности пенобетона изменяется в зависимости от плотности и прочности материала. Самые легкие с меньшей прочностью блоки применяют для теплоизоляции стены здания и постройки межкомнатных перегородок. Для этого подходят блоки с плотностью 400-500 кг/м3. Производится пенобетон с высокой плотностью – 1000-1200 кг/м3. Благодаря уменьшению размера ячеек внутри блоков структура становится более плотной. Такой стройматериал подходит для постройки несущих стен 1-2 этажных зданий, но хуже сохраняет тепло. Пеноблоки средней плотности 600-700 кг/м3 теплостойкие и способны выдержать нагрузку перекрытий.

Расчет теплопроводности

Чтобы здание имело требуемые качества теплопроводности пенобетона, блоки разной плотности следует укладывать на различную толщину. Первым делом рекомендуется определить такой важный момент, при помощи, какого варианта будет производиться постройка стен. Не редко применяют такие способы – кирпич-блок-штукатурка либо оштукатуренная с двух сторон блок стена.

Для правильного расчета нужно знать коэффициент теплопроводности пеноблока и показатели теплоотдачи прочих строительных материалов, которые войдут в состав стены.

Пенобетонные блоки обладают разной теплопроводность для определенных условий эксплуатации. В таблице указаны величины ватт на метр на градус Цельсия.

Вид материалаМарка (средняя плотность)Коэффициент теплопроводности Вт/м°С
На пескеНа золе
Теплоизоляционный пеноблокD 3000.080.08
D 4000.100.09
D 5000.120.12
Конструкционно-теплоизоляционный пеноблокD 5000.120.12
D 6000.140.13
D 7000.180.15
D 8000.210.18
D 9000.240.20
Конструкционный пеноблокD 10000.290.23
D 11000.340.26
D 12000.380.29
Штукатурка058
Кирпич0.56

Средний показатель коэффициента сопротивления стен теплопередаче равен 3,5. Из общего значения 3.5 вычитается показатель сопротивления теплопередаче 20 мм штукатурки – 0.02 : 0.58 = 0.03 и 120 мм кирпича – 0.12 : 0.56 = 0.21 для первого случая. Либо 4 см штукатурного слоя 0.04 : 0.58 = 0.06 для второго варианта исполнения.

В первом варианте при использовании кирпичей, бетонная поверхность обеспечивает сопротивление теплопередаче с показателем 3.26. Если используется марка блоков D 600, толщина составит 45.6 см (2.26*0.14 = 456). При использовании D 800 рекомендуется выкладывать стену толщиной не меньше 68, 4 см (3.26*0.21=684). По аналогичной формуле рассчитываются стены с применением любого вида ячеистого бетона.

Вариант с оштукатуренной с двух сторон стены из показателя 3.5 следует отнять 0.06 – 4 см штукатурки. Дальше производятся расчеты для требуемой марки бетона в согласии с показаниями в таблице.

При выборе пенобетона для теплоизоляции учитываются такие аспекты:

  1. Марку материала. Линейка производителей предлагают блоки, которые обладают прочностью и теплоизоляцией.
  2. Размеры блоков или панелей и необходимый слой для утепления.

Пенобетон имеет замечательные характеристики и теплопроводность, он удерживает тепло и является экологически чистым материалом, как дерево. Для производства материала используют цемент, песок, воду и натуральный пенообразующий компонент. В доме, построенном из него, будет комфортно и тепло.

(PDF) Численное и экспериментальное исследование влияния пенобетона в качестве наполнителя на расчетную теплопроводность легкого кирпичного блока

коэффициенты теплопроводности в вертикальном и горизонтальном направлениях

для различных кирпичных стен. Кроме того, они отметили

, что теплопередача вниз за счет конвекции была незначительной

для всех площадей поперечного сечения, тогда как естественная теплопередача вверх

исчезла только для очень высоких и узких пространств.

Li et al. [11] выполнили комплексные численные аналитические исследования

для определения эквивалентной теплопроводности

пластичности многоперфорированного глиняного кирпича. Они исследовали влияние на теплопроводность 50 типов

комбинаций отверстий и расположения в кирпичах. Они

выбрали разницу температур внутри и снаружи, которая варьируется от 20 до 50 C. Влияние на теплопроводность факторов

, таких как излучение поверхности отверстий, количество отверстий по ширине и длине

, а также разница температур внутри и снаружи помещения

, было исследовано Li et al.В результате исследования

был сделан вывод, что излучение

между поверхностями отверстия оказывает существенное влияние на эквивалентную теплопроводность

и, следовательно, должно быть принято во внимание. Кроме того, они сообщили, что число

и расположение отверстий очень сложным образом влияют на теплопроводность

.

Бушар [12] предложил теоретическую модель для изучения

стационарных термических свойств глиняных кирпичей в теплоизоляции стен

.В ходе исследования изоляционные материалы

, такие как гранулированная пробка и пенополистирол, были помещены в некоторые полости кирпича. Компьютерное моделирование и расчеты для стационарных условий показали, что улучшение общего термического сопротивления кирпичей

составляет около 18–20% от увеличения высоты полости.

Бушар также заявил, что заживление можно улучшить на

89–93%, если добавить кирпичный изоляционный материал.Кроме того,

исследователь определил скорость заживления как 73–78%

, когда коэффициент излучения поверхности пустоты снизился до 0,3. Изменение термического сопротивления кирпича

исследовали путем размещения изоляционных материалов

в полостях кирпича и увеличения высоты полости

. При этом k

конструкция

теплопроводность кирпича улучшена на

.

С другой стороны, очень важно дать

правильное определение теплопроводности.В данном исследовании было использовано

полистирольных материалов, их теплопроводность

, что хорошо известно. Измерения проводились с помощью прибора для измерения расхода тепла

, а результаты были изучены с использованием литературы

[13]. В своем исследовании Лакатос работал над уменьшением потерь

тепловой энергии в здании и упомянул о важности теплоизоляции

. В исследовании представлены два различных метода измерения

: метод горячего ящика и измеритель расхода тепла

.В этом исследовании в дополнение к результатам были использованы термографы

, визуализирующие структуры слоев [14].

В настоящее время теплоизоляция является наиболее важным методом

для снижения потерь энергии и выбросов парниковых газов

как для новых, так и для старых зданий. По этой причине разработка новых изоляционных материалов имеет большое значение. В этом исследовании

было исследовано, как на тепловые характеристики повлияло использование аэрогеля

в качестве ингредиента стенок, и были проведены измерения

с помощью тестового устройства измерителя теплового потока [15].

Пенобетон — разновидность легкого бетона. Пенобетон

получают добавлением пены к смеси цемента

, воды и мелкого заполнителя. Может содержать закрытые поры

до 75–80% по объему. Свежий пенобетон

обладает высокой текучестью. Теплопроводность пенобетона низкой плотности

очень низкая. Обладая этими свойствами, пенобетон

потенциально может быть альтернативным строительным и изоляционным элементом в зданиях [16].

Пенобетоны впервые производятся и запатентованы под номером

1923, и в последние годы они находят область применения как несущие, так и несущие колонны

. В 1954 г. Valore и в

1963 Rudnai et al. Проведены исследования химического состава, свойств, областей применения и структуры пенопласта

крит. Джонс и Маккарти провели исследования по истории,

, свойствам горючести, теплопроводности и акустическим

свойствам пенобетонов и оценили некоторые практики

, которые используются во всем мире [16].Рамамурти и др. классифицировал

пенобетонов

на основании их химического состава, состава смеси

и свойств свежего и затвердевшего бетона

[17,18]. Все исследования в литературе, которые были выполнены на обычных бетонах

, выполнены и на пенобетонах

[19–21]. Производство стабильных пенобетонов

зависит от правильного выбора пенообразователя, способа приготовления пены,

от правильного выбора добавки для создания однородных пор в бетоне

и дизайна смеси.

Лю и др. [22] подчеркнули, что пенобетон является одним из

обычно используемых строительных изоляционных материалов, и провели

исследований того, как пальмовое масло влияет на теплопроводность пенобетонов

. Они измерили теплопроводность испытательного образца

в соответствии со стандартом EN 12664. Они определили, что при использовании пальмового масла в пенобетоне

,

теплопроводность (k) испытуемого образца ниже

22–48, что равно 0.47 Вт м

-1

K

-1

затем обычные брикеты

и кирпичи.

Чен и Лю [23] провели исследование того, как содержание пены

влияет на механические, термические и технологические свойства их

исходных пенобетонов с добавлением пенополистирола. Они подчеркнули

, что для свежих пенобетонов с удельной массой 400 и

800 кг · м

-3

их предел прочности при растяжении изменился примерно на

3–13 МПа и теплопроводность

0.09–0,25 Вт м

-1

K

-1

, и они заявили, что добавка EPS

хорошо влияет на технологичность.

Sayadi et al. [24] исследовали, как частицы EPS

влияют на воспламеняемость, теплопроводность и прочность на сжатие

пенобетонов. Были приготовлены образцы

с удельной массой 150–1200 кг м

-3

. Они измерили теплопроводность

методом измерителя расхода тепла и

они обнаружили, что при увеличении процентного содержания добавки EPS снижается теплопроводность

.

Palvik et al. [25] провели экспериментальное исследование

для определения теплопроводности кирпича, заполненного

. Численное и экспериментальное исследование влияния пенобетона в качестве наполнителя на конструкцию…

123

Теплопроводность — ERG Aerospace

Общая Теплопроводность Ctotal пенопласта с открытыми ячейками фактически состоит из четырех компонентов, как указано ниже:

Ctotal = Csolid связок + Cgas + Cgas конвекция + Cradiant
Где
Csolid связок = проводимость трехмерного массива твердых связок или распорок, которые образуют структуру пены.Этот термин также часто называют «объемной теплопроводностью» пены. В большинстве случаев, особенно для металлических пен, используемых в качестве теплообменников, это самый крупный в количественном отношении и наиболее термически доминирующий из четырех компонентов и имеет следующую упрощенную форму уравнения:

Csolid связок = Csolid × относительная плотность × 0,33

Где
Csolid связок = прямая теплопроводность или объемная проводимость массива связок
Csolid = проводимость твердого материала подкосов
Относительная плотность =% относительной плотности в десятичной форме, т.е.е. 10% = 0,1
0,33 = коэффициент, представляющий геометрическую структуру пены или коэффициент извилистости.

Следует отметить, что коэффициент 0,33 получен как из испытаний на проводимость, так и из концептуального анализа, в котором пену можно сравнить с трехмерной ортогональной решеткой штифтовых ребер. В этом случае очевидно, что одна треть штифтов или их массы ориентирована в каждом из ортогональных направлений x, y и z.

Следует также отметить, что это уравнение несколько упрощено, но является достаточно точным, немного консервативным и более легким для понимания с концептуальной точки зрения, чем некоторые из эмпирических уравнений, разработанных на основе различных тестов.

Cgas = объемная проводимость любого газа, содержащегося в пене с открытыми порами. Обычно он вносит небольшой вклад в металлические пены, но может вносить значительный вклад в углеродные или керамические пены, которые по своей природе имеют низкую проводимость связочного материала. См. Диаграмму проводимости угольной пены (RVC), чтобы увидеть типичный пример этого эффекта.

Cгазовая конвекция = проводимость любого газа, содержащегося внутри ячеек и который может циркулировать внутри пены или внутри отдельных ячеек пены.Опять же, это также небольшой вклад для металлических пен, но может стать значительным при работе с углеродными или керамическими пенами, используемыми в качестве изоляции. В таких случаях пеноматериалы с малым размером пор 80–100 PPI используются для подавления этого эффекта, просто увеличивая удельную поверхность пенопласта и падение давления газового потока до точки, при которой конвективный поток эффективно предотвращается.

Cradiant = инфракрасное электромагнитное излучение, которое проходит через открытые отверстия пены. Этот элемент проводимости важен только при очень высоких температурах и обычно не играет роли, если пена не используется в качестве высокотемпературной изоляции.В таких случаях обычно используется пена с наименьшим размером пор, чтобы уменьшить коэффициент обзора и увеличить оптическую непрозрачность пены.

Блок из пенопласта

UNT для поставщиков и производителей изоляции зданий — Китайская фабрика

информация о продукте

Блок пенопласта UNT для теплоизоляции зданий

Исключительно высокий уровень закрытых ячеек и мелкопористая структура придают фенольной пене отличные термические свойства. Фенольные пенопласты с закрытыми порами являются наиболее теплоэффективными общедоступными изоляционными материалами.Продукт производится в различных формах, включая блоки, непрерывно производимый ламинат с гибкой облицовкой, ламинат с жесткой облицовкой и композитные панели, а также для узкоспециализированных применений, таких как противопожарные двери и формованные изделия. Основанный на фенольной смоле, он имеет превосходные огнестойкие характеристики и чрезвычайно низкое дымовыделение при воздействии источника пламени.

Блок из пенопласта UNT — это высокоэффективный энергосберегающий изоляционный материал с хорошей теплопроводностью и огнестойкостью.Блок из пенопласта прошел испытания на огнестойкость E84 / BS в соответствии со стандартами ASTM с подтвержденными результатами: распространение пламени 10 и образование дыма 0, что соответствует большинству североамериканских и европейских стандартов строительной инспекции.

Используя станки для резки с ЧПУ, блок из пенопласта можно разрезать на определенные участки изоляции труб, опоры труб и изоляционные плиты.

Преимущества блока из пенопласта:

Изоляционный материал с закрытыми порами, высокие тепловые характеристики

Огнестойкий (BS476, часть 6 и 7, класс 0, с утвержденным и прошедшим аудит отчетом об испытаниях)

Влагостойкость с низкой паропроницаемостью и низкое водопоглощение

Легкий вес, но с отличной структурной прочностью

Экологически чистый материал, без ХФУ и ГХФУ

Применения:

Используется в системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в качестве изоляционной плиты воздуховодов или предварительно изолированной плиты воздуховодов

Используется в технологических / нефтехимических целях для изоляции трубопроводов, резервуаров, резервуаров

Используется в кровле, пустотелой плите, наружной стеновой панели, системах сухой облицовки из гипсокартона, изоляции стен, изоляции пола и в качестве обрешетки

Специализированные области применения, включая противопожарные двери, панели с высокой огнестойкостью и для изоляции надводных кораблей, морских установок и подводные лодки.

Доступные цвета: оранжевый, зеленый, серый

Доступные размеры: 2 м * 1 м * 0,8 м, 1 м * 1 м * 0,8 м, 2 м * 1 м * 0,6 м, 1 м * 1 м * 0,6 м

Доступная плотность: 35 -160 кг / м3

Благодаря своей превосходной продукции и качественным услугам UNT Duct является одним из ведущих блоков без фенольной пены для производителей и поставщиков строительных изоляционных материалов в Китае. Добро пожаловать на покупку высококачественной и индивидуальной продукции на нашем заводе. Мы предложим вам лучший сервис и быструю доставку.

Изоляция из пенопласта

— высокоэффективная тепловая оболочка

При строительстве энергоэффективного дома с нулевым расходом энергии в Техасе жизненно важно устранить или значительно снизить потери энергии с помощью высокоэффективной тепловой оболочки. Изоляция из распыляемой пены, альтернатива традиционной строительной изоляции, такой как стекловолокно, позволяет сэкономить на расходах на электроэнергию и значительно снизить счета за коммунальные услуги.

Исследования Министерства энергетики США показывают, что 40% энергии дома теряется в результате проникновения воздуха через стены, окна и дверные проемы.Здания, обработанные изоляцией из распыляемой пены, обычно изолируют на 50% лучше, чем традиционные изоляционные материалы.

Здесь, в центральном Техасе, мы живем в зоне с жарким и влажным климатом, где требуется механическая вентиляция для удаления влажности и поддержания температуры для комфорта. 80-90% тепловыделения происходит на кровле. Изоляция из аэрозольной пены предотвращает попадание тепла в тепловую оболочку.

Тепловое сопротивление (значение R)

Значение R — это термин, обозначающий тепловое сопротивление тепловому потоку.Чем выше R-показатель изоляционного материала, тем эффективнее изоляционные свойства. Значение R увеличивается с увеличением толщины изоляционного материала, но * обратите внимание, что при измерении термического сопротивления не учитываются возможности герметизации и проникновения / вытеснения воздуха. Полиуретан — это вспененный изоляционный материал с закрытыми порами, в ячейках которого содержится газ с низкой проводимостью. В результате высокого термического сопротивления газа изоляция из распыляемого полиуретана обычно имеет R-значение от R-5 до R-6 на дюйм.Для сравнения, у выдувного стекловолокна обычно R-Value составляет всего от R-2 до R-4 на дюйм.

Самым важным атрибутом изоляции из аэрозольной пены является способность герметизировать воздух, создавая индивидуальную герметичную оболочку внутри конструкции здания. Дополнительным преимуществом воздушной герметизации является способность блокировать конвективную теплопередачу изнутри наружу в отопительные месяцы и наоборот в холодные месяцы, поскольку тепло не может уходить через щели в оболочке здания без помощи движения воздуха от инфильтрации в качестве средства. транспорта.

Изоляция из аэрозольной пены блокирует все три формы теплопередачи :

  • Кондуктивная теплопередача — Поток тепловой энергии через вещество из области с более высокой температурой в область более низкой температуры.
  • Лучистая теплопередача — Процесс, при котором тепловая энергия в виде света (обычно инфракрасного, если подложка не достаточно горячая, чтобы светиться в видимом диапазоне) сильнее излучается теплыми поверхностями и поглощается другими материалами, особенно материалами из низкая ИК-отражательная способность (подумайте о матовой черной отделке).
  • Конвективная теплопередача — Тепло, которое создается в другом месте и переносится с помощью жидкости, такой как вода или, в нашем случае, воздух.

Как это работает

Изоляция из распыляемой пены состоит из двух частей, начиная с двух бочек объемом 55 галлонов — одна с уретановым материалом и вспенивающим агентом на водной основе в другой.

Два химиката смешиваются в распылительной насадке и мгновенно расширяются до 100-кратной нанесенной толщины, прилипая к распыляемой поверхности и заполняя все зазоры и пустоты, создавая отличный воздушный барьер.

Пена с открытыми порами — R-3,7 / дюйм

  • Воздушный барьер, но проницаемый для водяного пара
  • В основном используется для внутренних работ по дереву для предотвращения попадания пара в каркас.

Пенопласт с закрытыми порами — R-6 / дюйм

  • Воздухо- и пароизоляция
  • В основном используется для наружных работ, где требуется пароизоляция, например: ползунки
  • Примерно в 2 раза больше стоимости пенопласта с открытыми порами

Пример применения


Пенопластовая изоляция Плюсы и минусы

The Good

  • Превосходное механическое уплотнение
  • Простая модернизация чердака
    • Устанавливает изоляцию на крыше 9034 кондиционируемое пространство
  • Удерживает чердак в пределах 8-10 ° от жилого пространства
  • Снижает требования к механическим размерам
  • Снижение энергии примерно на 25%


Плохое

  • Содержит полиуретан
  • Отходящие газы пару дней
  • При нанесении на стены с полным заполнением может привести к много мусорных свалок
  • Дороже, чем изоляция из войлока

Изоляция из вспененного распылителя — высокоэффективная теплоизоляция

Рекламный пост — от собственного

При строительстве энергоэффективного дома с нулевым расходом энергии в Техасе жизненно важно устранить или значительно снизить потери энергии с помощью высокоэффективной тепловой оболочки.Изоляция из распыляемой пены, альтернатива традиционной строительной изоляции, такой как стекловолокно, позволяет сэкономить на расходах на электроэнергию и значительно снизить счета за коммунальные услуги.

Исследования Министерства энергетики США показывают, что 40% энергии дома теряется в результате проникновения воздуха через стены, окна и дверные проемы. Здания, обработанные изоляцией из распыляемой пены, обычно изолируют на 50% лучше, чем традиционные изоляционные материалы.

Здесь, в центральном Техасе, мы живем в зоне с жарким и влажным климатом, где требуется механическая вентиляция для удаления влажности и поддержания температуры для комфорта.80-90% тепловыделения происходит на кровле. Изоляция из аэрозольной пены предотвращает попадание тепла в тепловую оболочку.

Тепловое сопротивление (значение R)

R-value — это термическое сопротивление тепловому потоку. Чем выше R-показатель изоляционного материала, тем эффективнее изоляционные свойства. Значение R увеличивается с увеличением толщины изоляционного материала, но * обратите внимание, что при измерении термического сопротивления не учитываются возможности герметизации и проникновения / вытеснения воздуха. Полиуретан — это вспененный изоляционный материал с закрытыми порами, в ячейках которого содержится газ с низкой проводимостью.В результате высокого термического сопротивления газа изоляция из распыляемого полиуретана обычно имеет R-значение от R-5 до R-6 на дюйм. Для сравнения, у выдувного стекловолокна обычно R-Value составляет всего от R-2 до R-4 на дюйм.

Самым важным атрибутом изоляции из аэрозольной пены является способность герметизировать воздух, создавая индивидуальную герметичную оболочку внутри конструкции здания. Дополнительным преимуществом воздушной герметизации является способность блокировать конвективную теплопередачу изнутри наружу в отопительные месяцы и наоборот в холодные месяцы, поскольку тепло не может уходить через щели в оболочке здания без помощи движения воздуха от инфильтрации в качестве средства. транспорта.

Изоляция из аэрозольной пены блокирует все три формы теплопередачи :

Кондуктивная теплопередача — Поток тепловой энергии через вещество из области с более высокой температурой в область более низкой температуры.

Лучистая теплопередача — Процесс, при котором тепловая энергия в форме света (обычно инфракрасного, если подложка не достаточно горячая, чтобы светиться в видимом диапазоне) сильнее излучается теплыми поверхностями и поглощается другими материалами, особенно низкими. ИК-отражательная способность (подумайте о матовой черной отделке).

Конвективная теплопередача — Тепло, которое создается в другом месте и переносится с помощью жидкости, такой как вода или, в нашем случае, воздух.

Как это работает

Изоляция из пены

состоит из двух частей, начиная с двух бочек по 55 галлонов — одна с уретановым материалом и вспенивающим агентом на водной основе в другой.

Два химиката смешиваются в распылительной насадке и мгновенно расширяются до 100-кратной нанесенной толщины, прилипая к распыляемой поверхности и заполняя все зазоры и пустоты, создавая отличный воздушный барьер.

Пена с открытыми порами — R-3,7 / дюйм

  • Воздушный барьер, но проницаемый для водяного пара
  • В основном используется для внутренних работ по дереву, чтобы не допустить попадания пара на каркас.

Пенопласт с закрытыми порами — R-6 / дюйм

  • Воздухо- и пароизоляция
  • В основном используется для наружных работ, где требуется пароизоляция, например: в ползунках
  • Приблизительно в 2 раза стоимость пенопласта с открытыми порами

Пример применения

Утеплитель из вспененного спрея Плюсы и минусы

Хорошее

  • Превосходное уплотнение воздуха
  • Простая модернизация чердака
  • Устанавливает изоляцию на крыше.
    • помещает механическое оборудование в кондиционированное пространство
  • Удерживает чердак в пределах 8-10 ° от жилого помещения
  • Снижает требования к механическим размерам
  • Снижение энергопотребления примерно на 25%

Плохое

  • Содержит полиуретан
  • Отходящие газы ЛОС за пару дней
  • При нанесении на стены со сплошным заполнением может привести к образованию большого количества отходов на свалке.
  • Дороже, чем утеплитель ват

Свойства пенополиуретана с пенообразователем четвертого поколения

Изменение климата требует использования материалов с минимальным потенциалом глобального потепления.Пенообразователь четвертого поколения HCFO-1233zd-E является одним из них. Использование HCFO позволяет производить пенополиуретан с низкой теплопроводностью. Теплопроводность, как и другие свойства пены, зависит не только от плотности, но и от ячеистой структуры пены. Ячеистая структура, в свою очередь, зависит от технологических параметров производства пенопласта. Сравнение заливочной и распыляемой пен с одинаковой низкой плотностью показало, что ячеистая структура распыляемой пены состоит из ячеек с гораздо меньшими размерами, чем заливочная пена.Из-за небольшого размера ячеек распыляемая пена имеет более низкую излучающую составляющую в проводимости пены и, как следствие, более низкую общую теплопроводность, чем заливочная пена. Водопоглощение распыляемой пены из-за мелкой ячеистой структуры также ниже, чем у заливной пены. Пена для заливки с более крупными ячейками имеет более высокую прочность на сжатие и модуль упругости в направлении подъема пены. Напротив, аэрозольная пена с мелкопористой структурой имеет более высокую прочность и модуль упругости в перпендикулярном направлении.Также было изучено влияние старения пены на теплопроводность.

Пенополиуретан с низким потенциалом глобального потепления и вспенивающим агентом с низким потенциалом разрушения озонового слоя.

1 Введение

Для получения жестких пенополиуретанов (PUR) необходимо добавлять вспениватели вместе с полиолом и полиизоцианатом. С развитием понимания влияния вспенивателей на различные экологические процессы в химии и технологии PUR сменилось несколько поколений вспенивателей.Первым поколением были полностью галогенированные хлорфторуглероды — жидкости с высоким озоноразрушающим потенциалом (ODP). Второе поколение — гидрохлорфторуглероды (1). Эти пенообразователи имеют низкий ODP и высокий потенциал глобального потепления (GWP). Третье поколение — это гидрофторуглероды (ГФУ) с нулевым ОРП (2,3). Согласно Киотскому протоколу к Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата и другим соответствующим документам, в ближайшем будущем на практике будут применяться пенообразователи и хладагенты четвертого поколения.В отличие от пенообразователей третьего поколения, они должны иметь не только нулевой ODP, но и минимальный GWP. Свойства новых пенообразователей обсуждаются в ссылках (4–7). Они также используются в технологии пенополиуретана (8,9,10,11,12). Одним из них является гидрохлорфторолефин HCFO-1233zd-E, имеющий ODP около нуля, GWP 1 и негорючий. Под торговой маркой Solstice ® Liquid Blowing Agent (LBA) он зарекомендовал себя как идеальная замена вспенивающим агентам третьего поколения при нанесении распыляемой пены (13).Низкая температура кипения (19 ° C) и скрытая теплота испарения при температуре кипения (194 кДж · кг -1 ) могут способствовать получению пен с низкой плотностью без использования дополнительного вспенивателя — воды, что увеличивает теплопроводность конечного продукта. Низкая теплопроводность пара HCFO-1233zd-E (10,2 мВт · (м · К) -1 при 20 ° C) способствует созданию изоляции с минимальной общей теплопроводностью (14).

В ранних работах (15,16,17,18,19) было показано, что общая или эффективная проводимость пены ( λ F ) можно выразить суперпозицией следующих механизмов теплопроводности через пену:

(1) λF = λm + λg + λr + λc

где λ м — теплопроводность пенополимерной матрицы, λ г — теплопроводность газов внутри ячеек пены, λ r — лучистая теплопроводность, а λ c — конвективная проводимость газов.Размеры ячеек пены обычно достаточно малы. Таким образом, конвективным переносом тепла можно пренебречь (17,18,19). Каждая из этих составляющих теплопроводности, как и многие другие рабочие характеристики пенопласта, сильно зависит от количества и геометрического распределения полимера в ячеистом пластике. Эти переменные, в свою очередь, зависят от технологии производства и химического состава пенообразователя.

Ячеистая структура пенопласта низкой плотности представляет собой многогранники-ячейки, состоящие из распорок, узлов и стенок ячеек.В частности, теплопроводность через полимерную матрицу зависит от того, какая часть распорок и стенок ячеек распределена в направлении подъема пены, а какая — в перпендикулярном направлении. Поскольку, как правило, ячейки пены вытянуты в направлении подъема пены, соответственно, масса стоек и стенок в этом направлении больше, чем в перпендикулярном направлении. Следовательно, при прочих равных условиях теплопроводность в направлении подъема пены больше, чем в перпендикулярном (20,21).Естественно, что чем меньше плотность пенопласта, тем ниже его теплопроводность. В то же время пористая структура оказывает очень значительное влияние на физические и механические свойства материала, и необходимо найти баланс между оптимальной теплоизоляцией и механическими свойствами (22,23).

Воздействие излучающей составляющей на общую теплопроводность сильно зависит от размеров ячеек. Как в теоретических, так и в практических работах было показано, что уменьшение размеров ячеек приводит к меньшему вкладу излучения в теплопроводность (16,18,24,25,26).

Тип вспенивающего агента (газ) определяет не только значение соответствующей составляющей теплопроводности, но также скорость изменения теплопроводности пены во время старения (27,28,29). К сожалению, большинство опубликованных данных о старении пен относится к пенам с вспенивающими добавками второго или третьего поколения.

Описанные и протестированные композиции разработаны в рамках коммерческого проекта. Целью данного исследования было оценить влияние технологии производства пенопласта на его ячеистую структуру, а также физико-механические свойства пенополиуретана, полученного с использованием пенообразователя четвертого поколения.

2 Материалы и методы

2.1 Материалы

Полиэфирные и полиэфирные полиолы BASF, диэтиленгликоль в качестве удлинителя цепи, IXOL B 251 (Solvay Fluor GmbH, Германия) в качестве реактивного антипирена, а также добавка антипирена TCPP (трис- (1-хлор-2-пропил) фосфат) (Albemarle GmbH, Германия), поверхностно-активное вещество Silicone L-6915LV (Momentive Performance Materials, Германия) и катализатор на основе висмута использовали в основной смеси полиолов (таблица 1).Полимерный 4,4′-метилендифенилизоцианат (PMDI) Desmodur ® 44V20L (Covestro AG, Германия) с содержанием группы NCO 31,5% и средней функциональностью 2,7 использовали в качестве изоцианатного компонента в обоих составах PUR. Для заливки полиуретановой композиции предварительно были использованы 0,5 весовых частей (весовых частей) аминсодержащего катализатора и 41 весовая часть вспенивающего агента HCFO-1233zd-E под торговым наименованием Solstice ® LBA (Honeywell Fluorine Products Europe BV, Нидерланды). добавлен к основной смеси полиолов.Для распыления композиции PUR к основной смеси полиолов добавляли 6 мас.ч. аминсодержащего катализатора и 45 мас.ч. HCFO-1233zd-E.

Таблица 1

Составы пенополиуретана низкой плотности в весовых частях (массовых частях)

Компонент Гидроксильное число Заливочный состав Состав для спрея Композиция с солканом
(мг КОН · г -1 ) (pbw)
Полиолы простых полиэфиров 600 25
Полиол полиэфирный 240 30
Диэтиленгликоль 1,057 25
IXOL B 251 300 20
TCPP 15
Силикон L-6915LV 1.5
Висмутсодержащий катализатор 0,2 ​​
Аминсодержащий катализатор 0,5 6,0 6,0
HCFO-1233zd-E 41 45
Солкане 365/227 (87:13) 30
PMDI 147

2.2 Приготовление образцов пенополиуретана

Разливные блоки пенополиуретана со свободным подъемом были приготовлены с использованием лабораторного смесителя со скоростью мешалки 2000 об / мин и открытых форм размером 250 мм × 250 мм × 100 мм. Были рассчитаны доли компонентов A и B, чтобы получить толщину пеноблоков около 60 мм. Температура компонентов составляла 20 ° C. Время перемешивания, время крема, время гелеобразования и время вспенивания разливаемой композиции составляли 5, 11, 24 и 30 с соответственно.

Для напыления пенопластовых панелей использовали «дозирующую систему MH VR» высокого давления и пистолет-распылитель «Probler P2 Elite» (GlasCraft, Великобритания).При распылении компоненты A и B нагревали в машине и шлангах до 40 ° C. Рабочее давление компонентов составляло 120–140 бар. Производительность этих устройств с минимальной камерой смешения составила 1,5 кг · мин -1 . Панели из вспененного полиуретана были нанесены распылением на алюминиевые листы, покрытые разделительным агентом. Температура алюминиевых листов составляла 22 ° C. Время схватывания распыляемой композиции по металлу — 4 с. Толщина панелей, наносимых распылением, составляла 50–60 мм.

2.3 Испытания на пену PUR

Образцы пенополиуретана

для испытаний были вырезаны из сердцевины залитых блоков и напыленных панелей.Коэффициент теплопроводности λ 90 570 10 90 571 пен определяли с использованием термического анализатора Linseis HFM 200 (Linseis GmbH). Измерение λ 10 осуществляли по направлению подъема пены. Размер образцов составлял 200 мм × 200 мм × 35 мм, температура верхней пластины 20 ° C и температура нижней пластины 0 ° C. Во время старения образцы пенопласта хранили в помещении при 20–22 ° C, избегая попадания прямых солнечных лучей.

Объемное содержание закрытых клеток определяли согласно методу 2 ISO 4590: 2016, используя образцы размером 100 мм × 35 мм × 35 мм.Для обоих тестов использовались три образца.

Водопоглощение пен определяли согласно ISO 2896: 2001, используя образцы размером 50 мм × 50 мм × 50 мм. В каждой серии было испытано по пять образцов. Образцы выдерживали в воде до 30 суток.

Для испытаний пенопласта на сжатие использовалась машина для статических испытаний материалов Zwick / Roell Z010 TN (10 кН) (Германия) с дополнительной силовой ячейкой 1 кН и базовая программа testXpert II. Испытание проводилось в соответствии с требованиями EN 826 с использованием образцов размером 35 мм × 35 мм × 35 мм.Испытание проводилось в двух направлениях: параллельно ( x ) и перпендикулярно ( x ) к подъему пены. В каждой серии использовалось восемь образцов.

Ячеистую структуру пенополиуретана контролировали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) Tescan 5536M (Чехия). Разрешение — 3 нм (в высоком вакууме 5 × 10 −3 Па), увеличение 100 ×.

3 Результаты и обсуждение

3.1 Теплопроводность пен

В составах пенополиуретана низкой плотности с низкими значениями теплопроводности обычно используется комбинация физических и химических вспенивающих агентов.Так, в рецептурах Elastopor ® H 1622/5 (Elastogran BASF Group) для пены плотностью 35 кг · м -3 используется комбинация HFC-365mfc с водой. Свойства пенообразователей третьего и четвертого поколений приведены в таблице 2.

Таблица 2

Свойства пенообразователей (30,31)

Химический вспениватель Вспениватели третьего поколения Пенообразователь четвертого поколения
Пенообразователь CO 2 ГФУ-245fa ГФУ-365mfc HFC-227ea HCFO-1233zd-E
Химическая формула CO 2 C 3 H 3 F 5 C 4 H 5 F 5 C 3 HF 7 C 3 H 2 F 3 Класс
Молекулярная масса (г · моль -1 ) 44 134 148 170 130
Температура кипения (° C) −78.5 15,3 40,2 −16,5 19,0
Теплопроводность пара при 25 ° C (мВт · (м · К) −1 ) 16,3 12,2 10,6 13,3 10,5

Наряду с HFC-365mfc также используется смесь HFC-365mfc и HFC-227ea в массовом соотношении 87/13 под торговой маркой Solkane 365/227 (87:13).Температура кипения и теплопроводность пара этой смеси составляют 24 ° C и 10,9 мВт · (м · К) -1 , соответственно.

Поскольку теплопроводность физических вспенивающих агентов в паровой фазе меньше, чем у CO 2 , общая теплопроводность пенополиуретанов, выдутых с помощью физических вспенивающих агентов, ниже, чем у пен, выдутых только с CO 2 . Кроме того, теплопроводность пенополиуретана, вспененного только физическим вспенивающим агентом, будет меньше, чем у пен, где в качестве дополнительного вспенивающего агента используется вода.Использование HCFO-1233zd-E позволило получить пену плотностью около 35 кг · м −3 без использования дополнительного вспенивателя — воды.

Поскольку потери легкокипящего вспенивающего агента во время распыления немного больше, чем при заливке композиции PUR, для получения такой же плотности пены было использовано немного более высокое содержание вспенивающего агента в композиции распыляемой пены. Благодаря этой компенсации, плотность пенопласта у залитых блоков и панелей, нанесенных распылением, была примерно одинаковой, а именно 34.0 и 34,5 кг · м −3 для заливки и распыления пены соответственно. Обе пены имели структуру с закрытыми ячейками. Объемное содержание закрытых ячеек в заливочной и напыляемой пенах было практически одинаковым — 95 об.%.

Вариация коэффициента теплопроводности λ 10 испытанных заливочных и напыляемых пен при старении представлена ​​на рисунке 1. За начальное значение коэффициента его значение было взято в первые сутки, когда образцы были вырезаны из изготовленных блоков и панелей через 24 ч. их лечения и снятия стресса.

Рисунок 1

Изменение коэффициента теплопроводности заливочной и распыляемой пены при старении.

Было обнаружено, что при практически одинаковой плотности начальное значение коэффициента теплопроводности заливной пены было на 10% выше, чем у распыляемой пены (17,1 мВт · (м · К) -1 против 15,4 мВт · ( м · К) -1 ). Это соотношение между двумя коэффициентами пены сохранялось во время старения обеих пен на 7-й и 180-й дни, а именно 17.6 мВт · (м · К) −1 против 16,0 мВт · (м · К) −1 и 20,4 мВт · (м · К) −1 против 18,5 мВт · (м · К) — 1 соответственно. Лишь в нескольких статьях представлены характеристики теплопроводности с пенообразователями четвертого поколения, и наш результат намного более конкурентоспособен, чем тот, который представлен в справочнике. (12) — 23,0 мВт · (м · К) -1 .

Коэффициент теплопроводности изменялся наиболее быстро, когда пены были новыми, и градиенты давления между ячейками, заполненными вспенивающим агентом, и окружающим воздухом, способствующие диффузии, имели максимальные значения.По мере уменьшения градиента давления скорость изменения коэффициента теплопроводности уменьшалась. Дальнейшее увеличение коэффициента произошло за счет диффузии газообразных пенообразователей и воздуха через стенки ячеек под действием градиентов парциального давления. В результате за 180 суток теплопроводность заливочной и распыляемой пены увеличилась практически одинаково — на 19% и 20%. Изменение теплопроводности пен с большой надежностью (коэффициент детерминации 0.99) можно было аппроксимировать полиномиальными линиями тренда четвертого порядка. Например, приближенное уравнение для распыляемой пены:

. (2) y = −6 × 109×4 + 3 × 10−6×3−0,004×2 + 0,0417x + 15,604

R -квадратное значение = 0,994.

Значения теплопроводности обеих пен, выдутых с помощью HCFO-1233zd-E, были ниже, чем у ранее изученной распыляемой пены с вспенивающим агентом третьего поколения Solkane 365/227 (87:13), обозначенным на рисунках как Solkane.Однако плотность этой пены также была выше, а именно 48 кг · м -3 (32). Коэффициент теплопроводности распыляемой пены на 180-е сутки был ниже значения, указанного в техническом паспорте (20 мВт · (м · К) -1 ) Elastopor ® H 1622/5 с плотностью сердцевины 35 кг. · М -3 , который производится с использованием комбинации вспенивателя третьего поколения и воды. Начальные значения теплопроводности заливных и распыляемых пен с HCFO-1233zd-E были ниже, чем у пен, продуваемых HFC-365mfc (36 кг · м −3 ) или HFC-245fa (33 кг · м ). −3 ), исследованная в (33), имевшая начальное значение теплопроводности 18 мВт · м −1 .

3.2 Водопоглощение пен

Водопоглощение испытанной пены в значительной степени повторяет модели теплопроводности пены. Водопоглощение заливочной пены было выше, чем у распыляемой пены. Однако разница значений водопоглощения в конце выдержки была больше, чем теплопроводности, и составила 40%. Водопоглощение распыляемой пены было ниже, чем у распыляемой пены с вспенивающим агентом третьего поколения Solkane 365/227 (87:13), обозначенным на Фигуре 2 как Solkane, несмотря на его более высокую плотность (32).Величина водопоглощения распыляемой пены была на том же уровне (2,2 об.%), Что и для лучших образцов жестких пенополиуретанов низкой плотности на биологической основе, где также присутствовал пенообразователь Solkane 365/227 (87:13). использовали (34).

Рисунок 2

Водопоглощение заливочных и распылительных пен.

3.3 Свойства пен при сжатии

При примерно одинаковой плотности заливочная пена по сравнению с распыляемой пеной имела более высокую прочность ( σ z ) и модуля упругости ( E z ) при сжатии в направлении подъема пены (таблица 3).Напротив, распыляемая пена по сравнению с заливной пеной имела более высокую прочность ( σ x ) и модуля упругости ( E x ) при сжатии в перпендикулярном направлении. Следовательно, заливочная пена низкой плотности имела более высокую степень анизотропии прочности ( σ z / σ x ) равным 1.86 против 1,14 для распыляемой пены. Степень анизотропии модуля ( E z / E x ) было даже больше, а именно 2,06 для заливной пены по сравнению с 1,17 для распыляемой пены той же плотности.

Таблица 3

Свойства заливочной и распыляемой пены на сжатие

Пена Плотность σ z σ x E z E x
(кг · м −3 ) (кПа) (кПа) (МПа) (МПа)
Заливка 34.0 ± 0,3 130 ± 10 70 ± 5 3,70 ± 0,50 1,80 ± 0,30
Распылитель 34,5 ± 0,2 114 ± 9 100 ± 6 2,55 ± 0,13 2,18 ± 0,12

3.4 Микроструктура пен

Исследование ячеистой структуры пенопласта позволило объяснить многие наблюдаемые физические и механические эффекты. Пены примерно одинаковой плотности имели совершенно разные ячеистые структуры. Ячеистая структура заливочной пены была более однородной и состояла из ячеек гораздо большего размера (рис. 3а). Ячеистая структура распыляемой пены была менее однородной и состояла из мелких ячеек (рис. 3b). Длина, ширина и соотношение L / W ячеек для заливки и распыления пены указаны в таблице 4.Средние значения длины и ширины ячеек были рассчитаны по измерениям 100 ячеек. Но все мелкие дефекты ячеистой структуры изолированы замкнутыми ячейками вокруг дефектов. Следовательно, распыляемая пена имела примерно такое же значение измеренных закрытых ячеек и более низкую теплопроводность. Влияние этих дефектов на механические свойства трудно идентифицировать отдельно от влияния размеров и удлинения ячеек.

Рисунок 3

Поперечное сечение заливки (а) и разбрызгивания (б) пеноблоков в направлении подъема пены при 100-кратном увеличении SEM.

Таблица 4

Размеры ячеек заливочной и распыляемой пены (мкм)

Пена Длина Ширина Д / Ш
Заливка 622 ± 63 467 ± 52 1.33
Распылитель 221 ± 51 155 ± 29 1,43

При вспенивании разливаемой пенополиуретановой композиции с низкой концентрацией аминового катализатора время схватывания и время гелеобразования композиции были достаточно большими. Следовательно, при вспенивании композиции было достаточно времени для образования крупных ячеек.Напротив, при вспенивании аэрозольной композиции пенополиуретана с высоким содержанием аминного катализатора время кремации и время гелеобразования были намного короче, и не было достаточного времени для образования больших ячеек.

Ячейки, образовавшиеся как при заливке пены, так и при напылении пены, имели примерно одинаковую степень удлинения в направлении подъема пены ( L / W ). Однако из-за разницы в абсолютных размерах степень механической анизотропии при заливке пенополиуретана была больше.С другой стороны, из-за гораздо меньшего размера ячеек аэрозольная пена PUR имела гораздо более низкую теплопроводность. Это прямое следствие уменьшения радиационной составляющей в общей теплопроводности пены (24,25,26).

4 Заключение

Вспенивающий агент четвертого поколения HCFO-1233zd-E может использоваться для получения пены низкой плотности с низкой теплопроводностью. Для получения пены с наименьшей теплопроводностью предпочтительно использовать метод распыления, позволяющий получать пену с малым размером ячеек и, следовательно, более низким коэффициентом теплопроводности и низким водопоглощением.Из-за небольшого размера ячеек анизотропия механических свойств этих пен также ниже, чем у пенопласта той же плотности с более крупными ячейками. При старении в нормальных условиях за счет взаимной диффузии газов пенообразователя и окружающего воздуха теплопроводность пены увеличивается на 20% за 180 дней, но при этом она ниже, чем у пенопластов PUR, полученных третьим. пенообразователь поколения.

Список литературы

(1) Pranav Mehta PB, Chidambaram ASP, Selwynt W.Технические сравнения пен с использованием различных смесей вспенивающих агентов, содержащих HCFC-141b, HFC-245fa, жидкий вспениватель Solstice® и углеводороды в бытовых приборах. Труды технической конференции по полиуретанам; 2014 22–24 сентября; Даллас, Техас, США; 2014. с. 162–72. Искать в Google Scholar

(2) Ховард П., Рункель Дж., Банерджи С. Вспенивающие агенты третьего поколения для пенопластовой изоляции. Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США; 1998. EPA / 600 / R-98/133 (NTIS PB99-122095).Искать в Google Scholar

(3) Ву Дж, Албуи А., Мутон Д. Оценка вспенивающих агентов на основе ГФУ следующего поколения в жестких пенополиуретанах. J Cell Plast. 1999. 35 (5): 421–37. 10.1177 / 0021955X90504. Искать в Google Scholar

(4) Wuebbles DJ, Ван Д, Паттен К.О., Олсен СК. Анализ новых короткоживущих заменителей ГФУ с большим ПГП. Geophys Res Lett. 2013. 40 (17): 4767–71. 10.1002 / grl.50908. Искать в Google Scholar

(5) Molés F, Navarro-Esbrí J, Peris B, Mota-Babiloni A, Barragán-Cervera A, Kontomaris K.Альтернативы HFC-245fa с низким ПГП в органических циклах ранкина для низкотемпературной рекуперации тепла: HCFO-1233zd-E и HFO-1336mzz-Z. Appl Therm Eng. 2014; 71 (1): 204–12. 10.1016 / j.applthermaleng.2014.06.055. Искать в Google Scholar

(6) Валлингтон Т.Дж., член парламента Сулбек Андерсен, Нильсен О.Дж. Атмосферная химия короткоцепочечных галоолефинов: фотохимические потенциалы образования озона (POCP), потенциалы глобального потепления (GWP) и потенциалы разрушения озона (ODP). Chemosphere. 2015; 129: 135–41.10.1016 / j.chemosphere.2014.06.092. Искать в Google Scholar

(7) Рао ПК, Гейджи СП. Атмосферное разложение HCFO-1233zd (E), инициированное радикалом ОН, атомом Cl и молекулой O3: кинетика, механизмы реакции и последствия. J. Fluorine Chem. 2018; 211: 180–93. 10.1016 / j.jfluchem.2018.05.001. Искать в Google Scholar

(8) Мота-Бабилони А., Махнач П., Ходабандех Р. Недавние исследования замены ГФУ синтетическими альтернативами с более низким ПГП: Акцент на энергетические характеристики и воздействие на окружающую среду.Int J Refrig. 2017; 82: 288–301. 10.1016 / j.ijrefrig.2017.06.026. Искать в Google Scholar

(9) Гроссман Р.С. Облегчение автокресла с использованием жидкого вспенивателя Solstice® (HFO 1233zd (E)). SAE Int J Mater Manuf. 2016; 9: 794–800. 10.4271 / 2016-01-0521. Искать в Google Scholar

(10) Brondi C, Maio ED, Bertucelli L. Влияние фторорганических добавок на морфологию, теплопроводность и механические свойства жестких пенополиуретанов и полиизоцианурат.J Cell Plast [Препринт]. 2021 [цитируется 17 января 2021 года]. 10.1177 / 0021955X20987152. Искать в Google Scholar

(11) Аль-Моамери Х.Б., Набхан Б.Дж., Васми Т.М., Али Абдулрехман М. Влияние смесей вспенивающих агентов на термические и механические свойства пенополиуретана. AIP Conf Proc. 2020; 2213: 020177. 10.1063 / 5.0000153. Искать в Google Scholar

(12) Чан Р., Ли Й, Сон К. Х., Ким В. Н.. Влияние зародышеобразователя на теплопроводность и деформацию ползучести жестких пенополиуретанов, выдутых экологически чистым пенообразователем.Macromol Res. 2021; 29: 15–23. 10.1007 / s13233-021-9003-х. Искать в Google Scholar

(13) Богдан М., Уильямс Д. Результаты последних полевых испытаний распыляемой пены жидкого вспенивателя solstice®. Труды технической конференции по полиуретанам; 2014 22–24 сентября; Даллас, Техас, США; 2014. с. 638–49 Искать в Google Scholar

(14) Жидкий пенообразователь Solstice. Техническая информация. © Honeywell International Inc; 2017. Доступно по адресу: https://www.fluorineproducts-honeywell.ru / blowingagents / wp-content / uploads / 2013/09 / honeywell-solstice-lba-1233zd-Technical-brochure.pdf Искать в Google Scholar

(15) Norton FJ. Теплопроводность и срок службы пенополимеров. J Cell Plast. 1967. 3 (1): 23–37. 10.1177 / 0021955X6700300101. Искать в Google Scholar

(16) Болл Г.В., Херд Р., Уокер М.Г. Теплопроводность жестких пенополиуретанов. J Cell Plast. 1970. 6 (2): 66–75. 10.1177 / 0021955X7000600202. Искать в Google Scholar

(17) Пейдж MC, Glicksman LR.Измерение коэффициентов диффузии альтернативных вспенивателей в пенопласте с закрытыми порами. J Cell Plast. 1992. 28 (3): 268–83. 10.1177 / 0021955X9202800304. Искать в Google Scholar

(18) Гликсман ЛР. Теплообмен в пенах. В: Hilyard NC, Cunningham A, редакторы. Ячеистые пластики низкой плотности. Дордрехт: Спрингер; 1994. стр. 104–52. 10.1007 / 978-94-011-1256-7_5. Искать в Google Scholar

(19) Бидерманн А., Кудоке С., Мертен А., Миноуг Е., Ротермунд Ю., Эберт Х.П. и др.Анализ механизмов теплопередачи в жестком пенополиуретане. J Cell Plast. 2001. 37 (6): 467–83. 10.1106 / KEMU-LH63-V9h3-KFA3. Искать в Google Scholar

(20) Хардинг Р. Взаимосвязь между структурой ячеек и свойствами жесткого пенопласта. J Cell Plast. 1965; 1 (3): 385–94. 10.1177 / 0021955X6500100304. Искать в Google Scholar

(21) Mathis N, Chandler C. Теплопроводность, зависящая от ориентации и положения. J Cell Plast. 2000. 36 (40): 327–36. 10.1177 / 0021955X0003600406.Искать в Google Scholar

(22) Gong W, Jiang TH, Zeng XB, He L, Zhang C. Экспериментально-численные исследования влияния структуры ячеек на механические свойства пенополипропилена. Е-полимеры. 2020; 20: 713–23. 10.1515 / epoly-2020-0060. Искать в Google Scholar

(23) Гуо А., Ли Х, Сюй Дж, Ли Дж, Ли Ф. Влияние микроструктуры на свойства микропористого вспененного материала из полистирола. Е-полимеры. 2020; 20: 103–10. 10.1515 / epoly-2020-0012. Искать в Google Scholar

(24) Фанг В, Тан И, Чжан Х, Тао В.Численные прогнозы эффективной теплопроводности жесткого пенополиуретана. J Wuhan Univ Technol. 2017; 32: 703–8. 10.1007 / s11595-017-1655-1. Искать в Google Scholar

(25) Wu JW, Sung WF, Chu HS. Теплопроводность пенополиуретана. Int J Heat Mass Tran. 1999. 42 (12): 2211–17. 10.1016 / S0017-9310 (98) 00315-9. Искать в Google Scholar

(26) Лим Х, Ким Ш., Ким Б. Влияние кремниевого поверхностно-активного вещества на жесткие пенополиуретаны. Express Polym Lett.2008. 2 (3): 194–200. 10.3144 / expresspolymlett.2008.24. Искать в Google Scholar

(27) Хардинг Р. Некоторые эффекты переноса газа на характеристики жесткой пены. J Cell Plast. 1965; 1 (1): 224–8. 10.1177 / 0021955X6500100128. Искать в Google Scholar

(28) Брандрет Д.А. Факторы, влияющие на старение жесткого пенополиуретана. J Therm Insul. 1981; 5 (1): 31–9. 10.1177 / 109719638100500103. Искать в Google Scholar

(29) Бомберг М.Т., Кумаран М.К., Аскоу М.Р., Сильвестр Р.Г.Влияние времени и температуры на коэффициент теплоизоляции жесткого пенополиуретана, изготовленного с использованием альтернативных пенообразователей. J Therm Insul. 1991. 14 (3): 241–67. 10.1177 / 1097196300306. Искать в Google Scholar

(30) СОЛКАН 365 — Пенообразователи. Solvay Fluor GmbH. Доступно по адресу: https://www.solvay.com/sites/g/files/srpend221/files/tridion/documents/SOLKANE_365_Foaming_Agents_0.pdf Поиск в Google Scholar

(31) Zipfel L, Börner K, Krücke W. HFC-365mfc: универсальный вспениватель для жестких пенополиуретанов.J Cell Plast. 1999. 35 (4): 328–44. 10.1177 / 0021955X90404. Искать в Google Scholar

(32) Кабулис Ю., Якушин В., Фишер ВПП, Рунданс М., Севастьянова И., Деме Л. Жесткие пенополиуретаны в качестве внешнего резервуара Криогенная изоляция для космических ракет-носителей. IOP Conf Series Mater Sci Eng. 2019; 500: 012009. 10.1088 / 1757-899X / 500/1/012009. Искать в Google Scholar

(33) Doerge HP. Пенообразователи HFC с нулевым ODP для пенопласта. J Cell Plast. 1997. 33 (3): 207–18. 10.1177 / 0021955X9703300302.Искать в Google Scholar

(34) Гайдукова Г., Ивдре А., Фридрихсон А., Веровкин А., Кабулис Ю., Гайдуков С. Полиуретановые жесткие пенопласты, полученные из полиолов, содержащих биологические и переработанные компоненты и функциональные добавки. Ind Crop Prod. 2017; 102: 133–43. 10.1016 / j.indcrop.2017.03.024. Искать в Google Scholar

Получено: 2021-06-02

Исправлено: 2021-08-31

Принято: 2021-09-01

Опубликовано онлайн: 2021-10-06

© 2021 Владимир Якушин и др. ., опубликовано De Gruyter

Это произведение находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Почему пенополистирол — хороший изолятор? | Блог

Когда на улице холодно, мы накрываемся слоями одежды. Каждый слой одежды задерживает воздух и снижает количество потерянной тепловой энергии. Чем более толстые слои вы будете носить лучше, тем лучше будет изоляция. Точно так же все объекты ведут себя одинаково.

Полистирол изготавливается преимущественно из воздуха.Его внутренняя структура состоит из захваченных пузырьков воздуха, которые ограничивают тепловой поток. Пенополистирол работает одинаково, от огромных зданий до вашего повседневного кофе. Изоляция из полистирола — одна из наиболее часто используемых изоляций в наши дни. Когда рассматривается изоляция, полистирол относится к вспененному полистиролу, либо как пенополистирол, либо как экструдированный полистирол.

Пенополистирол — это вид пенополистирола, который используется для упаковки гранул пены, а экструдированный полистирол — это пенополистирол с более жестким схватыванием, который чаще всего используется для чего-то вроде архитектурных моделей.Обычно вспененный полистирол называется пенополистиролом.

Как работает изоляция?

Изоляция работает из-за воздушного пространства.

Тепловой поток включает три основных механизма: теплопроводность, конвекцию и излучение. Проводимость — это способ распространения тепла через материалы. Конвекция — это способ циркуляции тепла в жидкостях и газах. Лучистое тепло распространяется по прямой линии и нагревает все твердое на своем пути, которое поглощает его энергию.

Изоляционные работы за счет замедления теплопроводного и конвективного теплового потока.Излучающие барьеры и системы отражающей изоляции работают за счет уменьшения притока лучистого тепла. Изоляция работает, останавливая передачу тепла от одного объекта к другому.

В проводимости и конвекции участвуют частицы, а в излучении участвуют электромагнитные волны.

Как изолирует пенополистирол?

Пенополистирол на 98% состоит из воздуха. Он задерживает воздух в своих маленьких карманах. Внутри пенопласта находятся миллионы маленьких пузырьков воздуха. Поскольку воздух является плохим проводником тепла, пенополистирол эффективно предотвращает передачу тепла.Воздух — это смесь газов, и он не является хорошим проводником или радиатором. Воздух подходит для конвекции, но теплопередача минимальна, потому что малая масса не может удерживать много тепла. Таким образом он блокирует поток тепловой энергии. Пенополистирол снижает теплопроводность и конвекцию. Таким образом, это один из лучших существующих изоляторов.

Изоляция из полистирола: основные области применения

  • Крыша и пол
  • Стены и подвал
  • Изоляционные бетонные формы (ICF)
  • Системы внешней изоляции и отделки (EIFS)
  • Акустическое и звуковое воздействие

НППФ — инновационная компания.Мы с гордостью можем сказать, что с 1994 года мы успешно обслуживаем рынок Объединенных Арабских Эмиратов (ОАЭ) и Совета сотрудничества стран Персидского залива (G.