Тематичний архів статей

Оцінка Довгострокових теплотехнічних показників теплоізоляції з Xps


У розвинених країнах пластикові піни вже більше 50 років використовуються як теплоізоляційні вироби у вигляді жорстких плит. Довготривалі теплотехнічні показники плит з экструдированного пенополистирола (XPS) совершенствовались по мере эволюции вспенивающих агентов (ВА). Изделия из полистирола вспенивались без фреонов (CFC, HCFC, HFC) до тех пор, пока в конце 1950-х гг. XPS не стали вспенивать с добавлением фреона CFC-12 как «вечного», долговременного компонента, улучшающего теплотехнические характеристики XPS. Было обнаружено, что скорость диффузии СFC-12 из плит XPS крайне низка. В то же время стало известно, что CFC-12 крайне негативно воздействует на озоновый слой Земли. В конце 1980-х гг. при вспенивании XPS фреон CFC-12 был заменен HCFC-142b, который эквивалентен CFC по теплотехническим показателям, однако менее вреден для озонового слоя.

Оказалось, что HCFC-142b обладает низким коэффициентом диффузии через пленку полистирола. Как следствие, плиты XPS, вспененные этим газом, демонстрируют такие же долгосрочные теплотехнические показатели, что и теплоизоляция, вспененная CFC-12.

В настоящее время в развивающихся странах плиты из XPS виробляються в основному з використанням HCFC-142b і HCFC-22. Ці ж вспенівающий агенти поки (до 2010 р.) використовуються для виробництва плит XPS і в Північній Америці.

У зв'язку з забороною використання фреонів групи HCFC стали розроблятися різні його замінники. Одним з кращих замінників за довготривалими теплотехнічним показникам при виробництві плит XPS виявився HFC-134a.

Група фреонів HFC не містить хлору. Вони значно менш небезпечні для озонового шару і мають незначний період життя в атмосфері.

У Європі, де введена заборона на використання HCFC-агентів, для спінювання XPS застосовують або вуглекислий газ (СО2) в чистому вигляді, або СО2 в поєднанні з вуглеводнями, спиртами і т.д. Використання СО2 для спінювання - технічно непросте завдання, що вимагає істотних інвестицій у реконструкцію існуючих виробничих ліній.

Тим не менше, беручи до уваги світову тенденцію до зниження викидів фреонів, що виснажують озоновий шар Землі, цей напрямок вважається дуже перспективним.

У табл. 1 наведено порівняння основних ВА по впливу на глобальне потепління. Потенціал глобального потепління (ПГП, або GWP) - коефіцієнт, який введено в Кіотському протоколі (1997 р.). ПГП дозволяє проводити рівноцінне порівняння різних парникових газів з точки зору їх впливу на глобальне потепління та/або тривалості їх в атмосфері. За еталон прийнятий вуглекислий газ: його ПГП дорівнює одиниці.

Механізми, що відповідають за теплопередачу в пластикових пенах, в тому числі в XPS, добре відомі. За традицією приймається, що теплопровідність плит XPS складається з чотирьох компонентів: теплопровідності твердої фази матеріалу (полістиролу); теплопровідності газоподібної фази (ВА); передачі променистої енергії; передачі тепла за допомогою конвекції.

У випадку з XPS, де розмір осередків невеликий (менше 2 мм), конвекційної складової можна знехтувати.

У плитах XPS (як і в будь-якому вспененном матеріалі) теплопередача через теплопровідність твердої фази і через випромінювання незмінні в часі. Тільки компонента, пов'язана з теплопровідністю газової фази, з часом змінюється як результат дифузії ВА з осередків і зустрічної дифузії повітря (кисню й азоту). Концентрація ВА, що знаходиться в плиті XPS, визначається транспортними властивостями цього газу. У табл. 2 наведено ключові транспортні характеристики деяких газів - проникність і ефективний коефіцієнт дифузії в полістиролі. Дані для цієї таблиці отримані в результаті довготривалих випробувань, тому вони краще відображають справжню дифузію ВА протягом дуже тривалого періоду часу (десятки років). З таблиці. 2 видно, що HCFC-22 і HFC-152a мають коефіцієнтом дифузії на два порядки більшою, ніж «довговічні» ВА, тобто ці два гази не затримуються надовго в осередках XPS. На рис. 1 порівнюється теплопровідність ідентичних плит XPS (товщина 50 мм, щільність 32 кг/м3), спінених різними газами. Плити були «зістарені» при 15 ° С і нормальної вологості. Як видно з графіка, швидкості дифузії таких ВА, як CFC-12, HCFC-142b і HFC-134a, залишаються дуже близькими за значенням протягом 50-річного періоду, проте CFC-12 має більш низьким значенням теплопровідності. CFC-12, HCFC-142b і HFC-134a, як видно з малюнка, чудово утримуються в матеріалі протягом десятиліть у результаті низької швидкості дифузії цих газів (менше 1% на рік). Оцінка Довгострокових теплотехнічних показників теплоізоляції з Xps Транспортні характеристики газів, наведені в табл. 2, використовувалися для створення комп'ютерної моделі, що дозволяє досить точно прогнозувати термічний опір плит XPS, спінених різними ВА і знаходяться в експлуатації тривалий час. Оцінка Довгострокових теплотехнічних показників теплоізоляції з Xps

Кілька зразків XPS, спінених за допомогою CFC-12, були вибрані з різних додатків (дахів, стін і перекриттів). Плити були виготовлені в різний час у період між 1972 і 1989 р. одним з відомих виробників XPS. Зразки володіли різною щільністю (32-36 кг/м3) і товщиною (25-100 мм). Концентрація ВА вимірювалася двічі (1997 і 2003 р.)

Плити, спінені за допомогою HCFC-142b, були виготовлені в 1989 р. і зберігалися на складі підприємства-виробника. За теорією, чим більше концентрація ВА, тим менше теплопровідність плит XPS. Експериментальні криві (рис. 2), підтверджують це. Зниження концентрації ВА не є лінійною функцією часу (віку XPS). Безпосередньо після виготовлення швидкість втрати ВА виявляється дуже високою, проте з часом вона знижується і стабілізується. Швидкість втрати ВА відповідно з фізичними законами залежить від товщини матеріалу і від транспортних властивостей ВА. Наприклад, чим тонше матеріал або (і) вище коефіцієнт проникності спінює агента, тим швидше відбувається втрата ВА з плит XPS.

В кінці 1980-х рр.. Національний дослідницький рада Канади (NRC) розробив методологію оцінки довготривалих теплотехнічних характеристик спіненої теплоізоляції. Метою проекту - розробка лабораторної експрес-процедури, в результаті якої стало б можливим передбачити довгострокові теплотехнічні показники полімерної теплоізоляції, зокрема, виготовленої з XPS, з використанням будь-якого ВА. Подібна лабораторна процедура допомогла б сильно скоротити час і вартість розробки нових спінених продуктів. Проект застосовувався для перевірки комп'ютерної моделі суцільного середовища з розподіленими параметрами, яку використовували для оцінки жорсткої покрівельної теплоізоляції. Випробувальні конструкції були змонтовані за участю зразків різних спінених продуктів, які піддавалися впливу основних природних чинників протягом 2,5 років. Зразки періодично знімалися з покрівлі для вимірювання термічного опору в лабораторних умовах. У подальшому на ряді зразків термічний опір вимірювалося і в польових умовах. Для розробки методології оцінки довготривалих теплотехнічних показників, яка б могла застосовуватися до всіх видів XPS, незалежно від умов їх експлуатації, типу використовуваного ВА, необхідно враховувати наступні аспекти оцінки: Систематичні варіації фізичних властивостей ніздрюватих пластиків, вироблених промислово. Через них характеристики матеріалу, отримані на малих зразках, можуть не характеризувати продукт; Систематична різниця в характеристиках матеріалу, виміряних на зразках, взятих з поверхні або «в глибині» досліджуваного матеріалу. Через неоднорідної структури матеріалу характеристики, визначені на зразку, взятому в «ядрі» матеріалу, можуть неадекватно представляти продукт в цілому; Можливе вплив факторів навколишнього середовища на процес старіння спіненої теплоізоляції. З-за цього ефекту теплотехнічні характеристики, виміряні в ізотермічних умовах, можуть невірно уявляти реальні характеристики матеріалу, що знаходиться в польових умовах. Таким чином, фактори навколишнього середовища можуть викликати ще більшу різницю між теплотехнічними показниками XPS, прогнозованими комп'ютерною моделлю, та показниками, виміряними в процесі натурних випробувань. Результати дослідження показали, що чинники навколишнього середовища помітно не вплинули на процес старіння плит XPS.


  Схожі новини:
  • Плити Primaplex в інверсійній покрівлі
  • Утеплювачі Будинку
  • Термакол, Нові Технології
  •  Приклеювання теплоізоляційних плит
  •  Використання пінополістиролу в малоповерховому будівництві