Поліуретановий утеплювач, який часто називають ПУ, працює як термореактивний матеріал завдяки своїй структурі з замкнених комірок, що фактично утримують у собі гази з низькою теплопровідністю, ускладнюючи таким чином передачу тепла. Цей матеріал можна отримати у вигляді жорстких плит або у формі піни для напилення, а дослідження показують, що його теплопровідність становить приблизно 0,02–0,025 Вт/м·К. Це робить його приблизно у два рази ефективнішим у теплоізоляції порівняно зі звичайними матеріалами зі скловолокна. Фахівці з міністерства енергетики США виявили, що ці ПУ-плити зберігають свої R-значення досить стабільно протягом часу, хоча можуть трапитися незначні зміни, коли гази, які утримуються всередині матеріалу, зрештою, осідатимуть на свої місця.
Що робить поліуретан таким ефективним? Увесь секрет у його унікальній комірковій структурі, що нагадує структуру бджолиних стільників, при цьому приблизно 90–95 відсотків цих мікроскопічних комірок є герметичними. Всередині цих дрібних газових пухирців часто працюють екологічно безпечні піноутворювачі, які створюють теплоізоляційний ефект, що припиняє теплопровідність і конвекцію. Коли виробники хочуть отримати жорсткі поліуретанові панелі, вони змішують поліоли та ізоціанати. Хімічна реакція створює щільний матеріал, який також добре опирається вологи. Що стосується будівельних застосувань, то він може витримувати структурний тиск до приблизно 40 фунтів на квадратний дюйм, перш ніж проявляться ознаки напруження.
Поліуретан вирізняється тим, що ефективно протистоїть передачі тепла крізь стіни та запобігає витоку повітря через щілини. Якщо його встановлювати у вигляді суцільних панелей замість рулонних матів, які залишають проміжки між собою, будівлі реально економлять на витратах енергії — приблизно на 15–30 відсотків згідно з різноманітними дослідженнями. Незалежні випробування показали, що через двадцять років ці матеріали зберігають приблизно 94% своїх початкових теплоізоляційних властивостей, що краще, ніж зазвичай спостерігається у інших видів пінопластових плит, особливо в умовах суворого або вологого клімату. Щодо вологості, поліуретан має чудову властивість, завдяки якій водяна пара не може легко проникати крізь нього (менше 1 perm рейтингу). Це означає, що істотно зменшується ймовірність пошкодження конструкції через накопичення вологи всередині матеріалу з часом.
Коли справа доходить до збереження тепла, поліуретанові плити дійсно вирізняються порівняно з іншими матеріалами на ринку. Теплопровідність або k-значення коливається в межах приблизно 0,022–0,025 Вт/м·К, що приблизно на 35 % краще, ніж у скловолокна з показником 0,04 Вт/м·К, і приблизно на 25 % перевершує полістирол. Що робить це можливим? Матеріал має закритоклітинну структуру, яка фактично утримує інертні гази, унеможливлюючи проходження тепла. Випробування галузі, проведені за допомогою методів, таких як ASTM C518, показали, що ці властивості залишаються стабільними протягом багатьох років. Це значно відрізняється від мінеральної вовни, де ефективність знижується приблизно на 15 % при тривалому стисненні.
Поліуретанова ізоляція має досить високі експлуатаційні характеристики. З коефіцієнтом теплозахисту приблизно 6,5 на дюйм, цей матеріал забезпечує майже вдвічі більше, ніж дерев'яна целюлоза, і приблизно на півтора більше, ніж екструдований полістирол. За даними досліджень галузі, більшість зразків зберігає приблизно 98% первинної теплоізоляційної ефективності навіть після 15 років експлуатації. Це доволі вражаючий результат порівняно, наприклад, з напилюваною теплоізоляцією, ефективність якої з часом знижується до приблизно 88%. Насправді поліуретан вирізняється тим, наскільки добре він усуває ті неприємні витоки тепла, які властиві іншим матеріалам, таким як скловата та пінопластові плити. Випробування в реальних умовах показали, що ці установки скорочують втрати енергії в місцях з'єднань приблизно на 40%, що робить їх розумним вибором для будівель, де особливо важливо підтримувати контроль температури.
Поліуретан залишається досить стабільним у широкому діапазоні температур — від -50 градусів Цельсія до +120 градусів. Це робить його добре придатним як для зберігання речей на заморожених складах, так і для утеплення будівель у гарячих пустельних кліматах. Коли рівень вологості високий (80% відносної вологості або більше), поліуретан вбирає лише приблизно 1% вологи або менше. Це насправді доволі добре, тому що перешкоджає росту плісняви і запобігає руйнуванню через тепло, яке властиве матеріалам, як-от целюлоза. Продукти з целюлози можуть суттєво погіршувати свої властивості, коли вологість досягає приблизно 90%, втрачаючи майже 20% ефективності. Випробування в умовах реального холодосховища показали, що перехід на утеплення поліуретаном скорочує річні витрати на опалення та кондиціонування приблизно на 32% порівняно з традиційною ППС-піною, особливо коли температура опускається нижче нуля.
Завдяки структурі з замкненими порами поліуретан природним чином перешкоджає проникненню вологи, поглинаючи менше 1% води навіть при 90% вологості. Це запобігає капілярному вбиранню вологи, яке призводить до утворення плісняви в матеріалах, таких як скловата або мінеральна вата. На відміну від гігроскопічних альтернатив, поліуретан зберігає стабільні теплозахисні властивості навіть у разі контакту з дощем, конденсатом чи ґрунтовою вологою.
Поліуретанові плити можуть витримувати зусилля стиснення, що значно перевищують 150 кПа, чого цілком достатньо для дахів, які мають витримувати навантаження від снігового покриву або зрідка від людської присутності. Матеріал має спеціальну зшиту структуру на молекулярному рівні, яка рівномірно розподіляє тиск по поверхні, щоб уникнути тріщин під дією напруження або постійного деформування. Саме завдяки цим властивостям вони чудово підходять як конструкційні матеріали для сендвіч-панелей, що використовуються в багатьох промислових будівлях, де поєднання якісної теплоізоляції і міцної структурної підтримки є абсолютно необхідним для їхнього функціонування.
Тести, що прискорюють процес старіння, моделюють приблизно 30 років прибережних умов і показують, що поліуретан зберігає досить добре стійкість до вологи, а деградація залишається нижче 5%. Коли мова йде про витривалість у агресивних прибережних умовах, поліуретан значно перевершує як XPS, так і EPS пінопласти. Ці матеріали просто не такі стійкі до багаторазового замерзання та відтавання або впливу солоного туману, що з часом призводить до утворення дрібних тріщин. Аналізуючи теплові зображення стін, утеплених поліуретаном, після різних екстремальних перепадів температури від мінус 30 градусів Цельсія до 50 градусів, можна помітити цікаву річ — незважаючи на десятиліття таких різких коливань температури, місткості міст не відбувається.
На сучасному будівельному ринку поліуретанові плити набули значної популярності. Вони забезпечують теплоізоляційні показники приблизно 6,5 на дюйм, що приблизно на 30 відсотків краще, ніж у звичайного скловолокна. Чим же так ефективні ці плити? Їхня щільна структура з закритими порами дійсно зменшує теплопередачу через стіни та дахи на 40–50 відсотків порівняно зі старими матеріалами. Багато архітекторів надають перевагу цим панелям, коли потрібно оновити старі будівлі, зберігши їхній оригінальний вигляд. Плити можуть бути досить тонкими, іноді навіть 20 міліметрів завтовшки, і добре гнуться, щоб вписатися в складні криволінійні поверхні, які часто зустрічаються в історичних спорудах.
У холодильних камерах поліуретанові плити зберігають температуру в діапазоні від -30°C до +25°C при товщині всього 12-15 см. Підприємства відзначають скорочення річних витрат на енергію на 35% завдяки зменшенню циклів роботи компресора. Дослідження 2023 року, проведене серед 50 промислових підприємств, показало, що конструкції з поліуретановим утеплювачем зменшують витік холодоагенту на 18% порівняно з конструкціями, утепленими пінополістиролом.
| Властивість | PIR (Поліізоціанурат) | PUR (Поліуретан) |
|---|---|---|
| Теплопровідниковість | 0.022 Вт/мK | 0.028 Вт/мK |
| Пожежна безпека | Клас B1 (EN 13501-1) | Клас E (потребує добавок) |
| Типова товщина | 100-200 мм | 80-150мм |
| Краще для | Вогнестійкі стіни багатоповерхових будинків | Енергоефективні модернізації дахів |
PIR більше використовують у пасивних будинках через нижчий потенціал глобального потепління (GWP 1,230 порівняно з GWP 1,450 у ПУР), тим часом як ПУР віддають перевагу для промислових дахів, де важлива стійкість до ударів. Обидва матеріали тепер містять 15-30% перероблених компонентів у провідних ринках ЄС.
Поліуретан перевершує традиційні матеріали за тепловою ефективністю. З коефіцієнтом теплопровідності 0.022 Вт/мK до 50% нижчим, ніж у скловати (0,040 Вт/м·К), забезпечує вищі значення R (6,5 на дюйм) при тонших шарах. Це дозволяє відповідати стандартам ізоляції з економією простору, що є важливим фактором у модернізаціях та компактних конструкціях.
Наприклад:
| Матеріал | Теплопровідність (Вт/мК) | Коефіцієнт теплозахисту на дюйм |
|---|---|---|
| Поліуретан | 0.022 | 6.5 |
| Стекловолокно | 0.040 | 3.7 |
| Пінополістирол | 0.035 | 4.0 |
Дослідження показують, що поліуретан має у 700% кращу теплоізоляційну здатність, ніж цегла, і на 30% більше збереження енергії, ніж напилювана піна, протягом десяти років.
Хоча поліуретан на 20–40% дорожчий за скловолокно, його міцність і ефективність забезпечують значну економію. Будівлі з утепленням поліуретаном повідомляють на 25–30% нижчі річні витрати на опалення та кондиціонування , з періодом окупності в середньому 5–7 років. На відміну від пінопластових плит, які швидше руйнуються у вологому середовищі, поліуретан зберігає свої характеристики понад 30 років, що мінімізує потребу у заміні.
Виробництво, безумовно, потребує чимало енергії, але останні досягнення в переробці значно зменшили екологічний слід поліуретану. Сучасні продукти можуть містити навіть до дев'яноста відсотків переробленого матеріалу, а їхня структура з замкненими порами не дає тим неприємним парниковим газам потрапити в атмосферу. Тим часом скловолокно створює приблизно на двадцять відсотків більше сміття на звалищах, тому що швидше зношується і містить зв'язувачі, які не розкладаються. Жоден ізоляційний матеріал не є цілком екологічним, це очевидно, але враховуючи економію енергії з часом і перехід виробників на циклічні процеси, поліуретан продовжує залишатися одним із кращих варіантів на сьогодні для будівель, що прагнуть знизити викиди вуглецю.
Поліуретанове утеплення забезпечує високу теплову ефективність завдяки нижчому коефіцієнту теплопровідності (k-value), високому термічному опору (R-value) на дюйм, стійкості до вологи та тривкості, що робить його ефективним для економії енергії та сталого розвитку.
Поліуретан залишається стабільним у діапазоні від -50°C до +120°C, має низьке вбирання вологи, що робить його придатним для різних кліматичних умов і запобігає утворенню плісняви та деградації матеріалу.
Так, удосконалені процеси переробки зменшили його екологічний слід, а висока ефективність та тривка стійкість поліуретану сприяють зменшенню викидів вуглекислого газу в будівлях.
EN
