Пенополиуретан – стройматериал для пассивного дома

Давая определение пассивному дому, часто указывают, что это «дом без системы отопления». Ещё говорят, что пассивный дом — это «дом-термос» с замкнутым контуром теплоизоляции. О том, как его создать, мы и поговорим в этой статье.

МИНИМУМ ТЕПЛОПОТЕРЬ

Жёсткие требования по отопительной нагрузке зимой и минимизация перегрева летом предполагают сверхнизкие теплопотери через ограждающие конструкции. То есть нужны сверхэффективная изоляция в их составе и устранение тепловых мостов. ПД должен быть герметичным, а кратность воздухообмена не должна превышать 0,6 в час.

С такими задачами хорошо справляется пенополиуретан (ППУ), произведённый по технологии напыления или заливки. Обе технологии предполагают создание бесшовного монолитного слоя воздухонепроницаемой теплоизоляции со сверхнизким коэффициентом теплопроводности.

ЧТО ТАКОЕ ППУ

Пенополиуретан относят к группе газонаполненных пластмасс. Он образуется в результате химической изотермической реакции двух смол (производных нефтепродуктов) – полиола и изоционата. Любой ППУ (как и просто полиуретан) обладает высокой химической стойкостью, что выгодно отличает его от многих других материалов. Например, ППУ не боится растворителей и нефтепродуктов, которые могут содержаться в красках, грунтовках и других отделочных и строительных составах, в отличие от хорошо известного пенополистирола (в том числе экструдированного), который «исчезает» при соприкосновении с последними.

Именно благодаря высокой химической стойкости ППУ (если он произведён без нарушения технологии) абсолютно экологичен. Это позволяет применять его в качестве теплоизоляции во всех бытовых холодильниках, бойлерах, а также в качестве наполнителя в диванах, матрасах, креслах, автомобильных сиденьях и подушках.

Вспененных полиуретанов множество. Каждый из них имеет свои уникальные характеристики. Самые распространённые физико-технические характеристики, по которым различают ППУ, – плотность, прочность на сжатие (разрыв), влагопоглощение, паропроницаемость, размер ячейки, твёрдость (жёсткие и эластичные), теплопроводность, структура ячейки (открытая и закрытая) и др. По назначению и применению варианты ППУ в строительстве относят к тепло-, шумо-, гидро- и пароизоляционным, монтажным и конструкционным. Таким образом, ППУ может иметь определённый набор физико-технических характеристик, отвечающих особенностям его применения. Например. ППУ для гидроизоляции и теплоизоляции одновременно или для теплоизоляции и шумоизоляции.

ППУ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

Сегодня применяют ППУ, производимый непосредственно на строительной площадке. Его либо наносят на поверхность методом напыления, либо заливают в подготовленные строительные полости. Уникальность технологии – в создании бесшовной, герметичной теплоизоляции любой конфигурации и толщины непосредственно в/на строительной конструкции за счёт сверхпрочного приклеивания практически к любым строительным материалам.

Технология не только гарантирует высокое качество работ, но и расширяет спектр архитектурных решений как по формам, так и по методам разработки узлов примыканий. Устройство такой теплоизоляции великолепно сочетается (за счёт бесшовного присоединения) с другими теплоизоляционными материалами, необходимость которых может быть обусловлена ограничениями на применение ППУ по прочности, горючести, термостойкости. В подавляющем большинстве случаев применяют закрытоячеистый жёсткий ППУ со следующими физико-техническими характеристиками:

• коэффициент теплопроводности – 0,018… 0,026 Вт•м/К;
• плотность – от 30 до 60 кг/м³;
• прочность на сжатие и разрыв – от 300 до 750 кПа;
• очень низкие влагопоглощение и паропроницаемость;
• группа горючести – Г1-Г4.

Низкая теплопроводность позволяет снизить толщину теплоизоляции на стенах ПД, снижая затенения, создаваемые откосами на окнах, и обеспечить необходимый энергобаланс, максимально используя солнечную инсоляцию.

ЦЕНИМ ГЕРМЕТИЧНОСТЬ

Низкие влаго- и паропроницаемость вкупе с бесшовностью исполнения изоляции не только обеспечивают необходимую герметичность ПД, но и повышает КПД вентустановки, поскольку влажный воздух уходит только через рекуператор, отдавая энергию входящему (энергия влажного воздуха значительно выше сухого). По сути, вода (в виде пара), покинувшая здание, минуя рекуператор, охлаждает дом, как охлаждается мокрое тело при испарении с него жидкости. В то же время влага, передающая через рекуператор энергию конденсации, согревает входящий воздух.

ПРОЧНОСТЬ ППУ

Высокие показатели ППУ по прочности на сжатие и разрыв позволяют не только использовать его в качестве основы (в фундаменте) для строительства ПД, но и применять в качестве крепёжного и конструкционного материала, исключая таким образом тепловые мосты.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ РАБОТ

Неоспоримые достоинства ППУ – более выгодная как экономически, так и технически транспортная логистика, ведь на стройплощадку поставляется в 20-40 раз меньший объём материала в бочках, и высочайшая производительность работ. Так, два человека в рабочую смену легко могут «смонтировать» 40-50 м³ ППУ-изоляции (например, при утеплении кровли), а эквивалентный (по термическому сопротивлению) объём экструдированного пенополистирола (80-90 м³) за смену не будет даже доставлен из фуры к месту работы (на кровлю). Это крайне важная экономическая составляющая строительства ПД, поскольку объём теплоизоляции здесь в 5-8 раз больше в сравнении со стандартными домами.

ЕСТЬ ОГРАНИЧЕНИЯ

При всех преимуществах ППУ-теплоизоляции есть определённые ограничения, связанные, во-первых, с нормативной базой: присутствие напыляемого и заливного ППУ минимизировано, что существенно сковывает руки проектировщикам. Во-вторых, ограничения связаны с самой технологией: для производства работ требуется дорогостоящее высокотехнологичное оборудование и высококвалифицированный персонал.

Выше шла речь о высокой экологичности ППУ с оговоркой, что он произведён в соответствии с требуемой технологией. Сами смолы – компоненты ППУ – являются опасным химическим сырьём. Изоцианат относится ко второму, а полиол – к третьему классу, и чтобы их смесь превратилась в экологически безопасный материал, нужна сложная процедура смешения, причём за доли секунды до того, как смесь попадёт в строительную конструкцию и образует безопасную теплоизоляцию. Сложность процедуры при напылении ППУ обусловлена необходимой скоростью химической изотермической реакции, протекающей в течение 1-3 секунд, в результате которой из жидкости, вылетающей из пистолета, на стене образуется теплоизоляция и её объём увеличивается в 30-40 раз. Свои особенности есть и у технологии заливки, где реакция протекает с контролируемой задержкой. Требуются точная дозировка, последовательность и контроль за уплотнением.

КВАЛИФИКАЦИЯ РАБОТНИКА

Обеспечение правильности течения химической реакции возложено на оператора, который выполняет нанесение ППУ. Он должен грамотно настроить параметры оборудования под условия среды: температуру, влажность, вид и состояние поверхности. Кроме этого, он должен учесть конфигурацию конструкций, толщину изоляции, а также особенности места работы.

Подготовка такого специалиста занимает в среднем три года и требует периодической аттестации, поскольку и оборудование, и компоненты постоянно модифицируются. Регулярной поверке подвергается оборудование, представляющее собой механизм забора предварительно подогретых смол из 200-л бочек и подачи идеально подготовленной смеси с контролируемым давлением 150-240 атм и температурой 45-85 °С. По сути, от действий оператора и правильности работы оборудования зависит качество теплоизоляции и её экологическая безопасность. Последнее ставит качественную ППУ-теплоизоляцию в разряд далеко не бюджетного утеплителя. Но( подводя итог, можно сказать, что, несмотря на относительно высокую стоимость ППУ, в пассивном доме он более чем оправдан, поскольку не только решает свои прямые задачи в качестве теплоизоляции, но и одновременно обеспечивает герметичность конструкции (что устраняет многочисленные сложные работы, связанные с этой задачей), а так же повышает КПД вентиляционной системы.