Теплопроводность пенополистирола: коэффициенты, таблицы и характеристики

Пенополистирол как утеплитель

Оба вида пенопласта (EPS, XPS) используют в качестве теплоизоляционного материала. Какие качества позволяют пенополистиролу быть хорошим утеплителем:

• небольшой коэффициент теплопроводности (поговорим о нем далее);
• высокая влагостойкость — продукт почти не впитывает жидкость, не теряет своих свойств под ее действием, так, влагопоглощение ППС составляет 1–4%, влагопоглощение ЭППС — 0,2–0,4%;
• высокая прочность на сжатие, на изгиб — продукт способен выносить значительные нагрузки, механические повреждения;
• биостойкость — на пенополистироле не селятся грибки и прочие вредные микроорганизмы;
• хорошее шумопоглощение — теплоизоляционный материал защищает от ударного шума (например, звуков падающих предметов), гасит структурные колебания, однако не препятствует звукам, передающимся по воздуху;
• долговечность — экструдированный пенополистирол служит около 50 лет, ППС — до века;
• экологичность — материал не выделяет никаких вредных веществ, его можно перерабатывать, использовать вторично;
• легкость, удобство для монтажа — утеплитель мало весит, поэтому его несложно поднимать на высоту, резать пенопласт можно обычным строительным ножом, при этом нет необходимости надевать специальный защитный костюм;
• невысокая стоимость и доступность.

ППС и ЭППС могут иметь высокий класс горючести, однако они не поддерживают горение. Добавление в сырье антипиренов делает материалы более безопасными. Так, пенополистирольные плиты KNAUF Therm® относятся к самозатухающим продуктам.

Параметр «теплопроводность»

Теплопроводностью называют способность проводить тепловую энергию от более нагретых частей материальных тел к менее нагретым путем хаотичного движения частиц. Теплопроводностью обладают жидкие, твердые, газообразные вещества.

Для численного обозначения теплопроводности используют ее коэффициент (λ), измеряемый в Вт/мК. Коэффициент теплопроводности показывает, какое количество тепловой энергии передается через материал с площадью поперечного сечения один квадратный метр и толщиной один метр за одну секунду при разности температур в один градус.

Показатель зависит от плотности вещества, от размера частиц. Так, наиболее высокий коэффициент у металлов. Например, у серебра он составляет 430 Вт/мК, у меди — 401 Вт/мК. Для сравнения: λ воздуха равняется 0,022 Вт/мК. Чем выше λ, тем лучше материал передает тепло.

Теплопроводность бывает внутренней, когда тепло передается внутри одного тела, а также внешней, когда энергия передается между телами.

Почему показатель λ имеет большое значение для утеплителей? Потому что свидетельствует о том, насколько надежно продукт сможет удерживать тепловую энергию внутри дома. Чем ниже коэффициент теплопроводности пенополистирола, тем лучше он будет защищать от холодов, не давая теплому воздуху ускользнуть наружу.

Пенополистирол: характеристики — теплопроводность и не только

Теплоизоляционный материал из полистирола обладает низкой теплопроводностью за счет газонаполненности. Как мы уже отмечали, у воздуха λ = 0,022 Вт/мК. У пенополистирола показатель немного выше.

Вилка коэффициента теплопроводности ППС — 0,031–0,044 Вт/мК, ЭППС — 0,03–0,037 Вт/мК. Эти показатели считаются одними из наиболее низких, что делает утеплители надежными, востребованными.

Что влияет на коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола и ППС?

1. Плотность. Плотностью называют отношение массы тела к занимаемому этим телом объему. Например, у сухого воздуха она равна 1,293 кг/м³. Согласно ГОСТ 15588-2014, наименьшей теплопроводностью обладают резаные плиты марки ППС25 (то есть с плотностью 25 кг/м³), резаные плиты с добавлением графита марки ППС20Ф (фасадный пенополистирол), термоформованные плиты марки ППС30.
2. Состав сырья и технология производства. Так, наименьшую теплопроводность фасадному утеплителю обеспечивает добавление в него графита. Поэтому коэффициент ППС20Ф составляет всего 0,031–0,033 Вт/мК, для сравнения у резаного ППС20 без добавления графита — 0,036–0,038 Вт/мК.
3. Гидрофобность или влагостойкость. Чем меньше материал впитывает жидкость, тем надежнее он защищает от потери тепла. Поэтому теплопроводность экструдированного пенополистирола с водопоглощением 0,2–0,4% в целом немного ниже, чем у ППС с водопоглощением 1–4%.
4. Температура среды. Повышение температуры незначительно влияет на повышение λ ППС. Так, резаный пенополистирол с плотностью 10 кг/м³ при температуре +10 °С имеет коэффициент 0,041 Вт/мК, а при +25 °С — 0,044 Вт/мК.

Толщина теплоизоляционного слоя также имеет значение. Считается, что в средней полосе России для надежной защиты дома от холодов необходим слой пенополистирола около 15 сантиметров.

Пенополистирол: сравнение теплопроводности

Опираясь на ГОСТ 15588-2014, приведем данные о коэффициентах теплопроводности для разных марок ППС.

Резаный пенополистирол: 

Резаные пенополистирольные плиты с добавлением графита:

Термоформованные плиты:

Как правильно применять пенополистирол? Плотность, теплопроводность материалов влияет на область применения.

Рассмотрим, как используют для теплоизоляции зданий некоторые типы пенополистирольных плит KNAUF Therm®. Данные также представим в виде таблицы.

Обратите внимание, что не только теплопроводность и плотность, но и другие свойства (например, прочность, влагостойкость) влияют на сферу применения утеплителя.

Пенополистирол и минеральная вата

Основной конкурент пенополистирола на строительном рынке — это минераловатные утеплители. Их также применяют для теплоизоляции различных элементов зданий. Коротко рассмотрим, какими характеристиками минвата похожа на вспененный полистирол, в чем отличия материалов.

• Сырье. Минвата бывает трех видов: шлаковая, стеклянная, каменная. В строительстве применяют два последних вида. Стекловату производят из расплава стекла, каменную вату — из расплава горных пород. Следовательно, сырье для минваты, в отличие от пенополистирола, имеет натуральное происхождение.
• Теплопроводность. Низкий λ ППС и ЭППС обеспечивает ячеистая структура. У ваты структура волокнистая, между волокнами также присутствует воздух. Теплопроводность ваты и пенополистирола сопоставима. Так, у минераловатных материалов в зависимости от марки коэффициент равен 0,036–0,06 Вт/мК. Подробнее прочитать о марках ваты можно в ГОСТ 9573-2012.
• Влагостойкость. Минвата более гигроскопична, чем вспененные материалы. Так, при частичном погружении в жидкость вата поглощает от шести до 30% влаги. Из-за этой особенности в теплоизоляционном «пироге» минераловатные плиты нужно дополнительно защищать гидро- и пароизоляционными пленками.
• Прочность. Пенополистирол более прочный, чем минвата.
• Горючесть. Многие марки минваты относятся к негорючим материалам. В этом их преимущество перед пенополистиролом.
• Шумопоглощение. Ватные материалы лучше задерживают шумы, чем вспененные продукты.
• Долговечность. Вата служит до 50 лет, как и ЭППС, ППС при правильной эксплуатации не изменяет своих характеристик до века.
• Экологичность. Оба типа теплоизоляционных материалов не наносят вреда людям и окружающей среде.
• Особенности монтажа. При работе со стекловатой обязательно нужно защищать кожу, слизистые оболочки. Мельчайшие частицы стекловаты способны вызвать раздражение, могут накапливаться в легких. Работать с пенопластом проще, безопаснее.

В целом минвата не уступает пенополистиролу. Однако применяется не для всех теплоизоляционных работ. Например, вату не используют в местах с высокой влажностью (для утепления подвалов, фундаментов). В то же время пенополистирол редко применяют в системе вентилируемого фасада, в этом случае предпочтительно использовать вату.

Вот основные данные о пенополистироле, его положительных характеристиках и нюансах, а также сравнение вспененных продуктов с минераловатными.

Как видим, качества ППС и ЭППС позволяют использовать их для теплоизоляции большинства элементов зданий. Выбирая пенополистирол, вы на десятилетия создаете в своем доме комфортный микроклимат.