Частые вопросы о теплоизоляционных плитах PIR

Плита PIR, или теплоизоляционная плита из пенополиизоцианурата,изготавливается из жёсткого термореактивного полимера с закрытыми ячейками. По составу он родственен полиуретану, но в его структуре есть изоциануратные кольца. Благодаря низкой теплопроводности такие плиты применяют для утепления жилых, промышленных, коммерческих и сельскохозяйственных зданий.

В конструкции плиты PIR можно выделить две основные части.

1. Жёсткий сердечник из пенополиизоцианурата с закрытыми ячейками
   • Более 95 % объёма пены могут составлять замкнутые микроскопические ячейки, заполненные газом с низкой теплопроводностью, обычно пентаном. Характерная плотность сердечника — около 30–35 кг/м³.
   • При небольшой массе сердечник достаточно жёсткий. Для ряда плит указывают напряжение сжатия при 10 % деформации 120–150 кПа, то есть примерно 12–15 тс/м² в условиях испытания. Допустимую рабочую нагрузку рассчитывают отдельно.
2. Гибкие облицовки с двух сторон
   • При непрерывном ламинировании на производственной линии облицовки соединяют с сердечником. В зависимости от материала они ограничивают диффузию газа и пара, отражают тепловое излучение либо создают основание под клей и кровельную гидроизоляцию.
     • Алюминиевая фольга (AL) или ламинат из фольги и крафт-бумаги образует газонепроницаемую облицовку с низкой излучательной способностью. Для некоторых таких плит декларируют λ = 0,022 Вт/(м·К).
     • Стеклохолст с минеральным покрытием (CGT, MG) или битумированный стеклохолст образуют шероховатую поверхность. В зависимости от исполнения её используют под штукатурные системы ETICS, клеевые составы или битумную кровельную гидроизоляцию.
     • Комбинированные плиты состоят из PIR и приклеенного на заводе гипсокартона с утонённой кромкой. Ими утепляют и облицовывают стены или скаты крыши изнутри.

Кромки плит бывают прямыми, ступенчатыми (в четверть) или профилированными под соединение «шип — паз». Плотно состыкованные плиты образуют непрерывный слой теплоизоляции и уменьшают линейные мостики холода.

Оба материала получают при взаимодействии полиола и изоцианата (MDI). Они различаются соотношением исходных компонентов, строением полимерных связей и поведением при нагреве.

PIR сохраняет низкую теплопроводность, характерную для PUR. Изменённая структура полимера повышает термостойкость, механическую жёсткость и способность образовывать защитный слой при воздействии огня.

Плиты PIR выбирают, когда требуется получить высокое сопротивление теплопередаче при ограниченной толщине утеплителя. Их применяют в следующих конструкциях.

1. Скатные крыши и жилые мансарды
   • Над стропилами плиты с профилированными кромками укладывают непрерывным слоем. Он перекрывает мостики холода в местах стропил и сохраняет высоту мансарды. При желании деревянные стропила можно оставить видимыми изнутри.
   • При утеплении между стропилами можно добавить под ними сплошной слой PIR, например толщиной 50–80 мм. Он уменьшает потери тепла через древесину. Герметично соединённые фольгированные плиты могут выполнять и функцию пароизоляции по проекту.
2. Плоские крыши по бетонному или металлическому основанию
   • В кровлях применяют, в частности, плиты с прочностью при сжатии 120–150 кПа. Нагрузки от обслуживания и солнечных модулей проверяют расчётом. Сверху укладывают совместимую мембрану ПВХ, ТПО, EPDM или битумную гидроизоляцию по соответствующей облицовке. Клиновидные плиты с заводским уклоном, например 1 : 60 или 1 : 80, направляют воду к воронкам.
3. Полы по грунту и перекрытия, в том числе с подогревом
   • При ограниченной высоте пола слой PIR толщиной 80–100 мм может соответствовать примерно 150–180 мм EPS. Фактическую толщину проверяют расчётом. Плиту под стяжку выбирают по допустимой нагрузке, а отражающие свойства фольги учитывают только там, где есть воздушный зазор.
4. Слоистые стены, наружное утепление и внутренняя облицовка
   • Плитами полностью или частично заполняют полость в кладке, утепляют навесные фасады и стены изнутри. При реконструкции применяют в том числе плиты PIR с гипсокартоном.
5. Подвалы, цоколи, сельскохозяйственные здания и холодильные камеры
   • В птичниках, животноводческих помещениях и овощехранилищах подходящие плиты с моющейся фольгированной поверхностью применяют для потолков. Допустимое давление при мойке и защиту от вредителей уточняют для конкретной системы.

PIR обычно позволяет получить нужное сопротивление теплопередаче при меньшей толщине. Преимущество EPS — меньшая цена за кубометр. В таблице приведены ориентировочные значения для сравнения отдельных марок.

В приведённых примерах теплопроводность PIR примерно на 40–45 % ниже, чем у белого EPS, и на 30 % ниже, чем у графитового. Это важно при ограниченной высоте пола или потолка, в зоне оконных проёмов, под металлической и плоской кровлей, а также под стяжкой.

Плиты PIR, каменная и стеклянная вата решают разные задачи. При проектировании учитывают теплоизоляцию, акустику и пожарные требования. В одной крыше эти материалы можно сочетать.

1. Толщина теплоизоляции. При λ = 0,022 Вт/(м·К) PIR проводит меньше тепла, чем вата с λ = 0,035–0,039 Вт/(м·К). Сравнение, например 150–160 мм PIR и 280–300 мм ваты, проверяют расчётом всей крыши с учётом стропил и других мостиков холода.
2. Влагостойкость. При повреждённом покрытии или негерметичной пароизоляции минеральная вата может намокнуть и утратить часть теплозащиты. Закрытоячеистый PIR меньше впитывает воду, но кровля по-прежнему нуждается в гидроизоляции и надёжных стыках.
3. Перекрытие мостиков холода. Слой PIR над стропилами остаётся непрерывным. Утепление только между стропилами прерывается деревянными элементами примерно через каждые 40–60 см. Теплопроводность древесины может быть примерно в четыре раза выше теплопроводности утеплителя.
4. Небольшая масса и отсутствие минеральных волокон. При плотности порядка 30 кг/м³ плиты удобно переносить. При резке сердечник не образует стеклянных или каменных волокон.

1. Звукоизоляция. Лёгкая жёсткая плита PIR сама по себе слабо гасит шум дождя по металлу и уличный шум. Волокнистая структура минеральной ваты хорошо поглощает звук в составе правильно устроенной конструкции.
2. Реакция на огонь. Изделия из каменной или стеклянной ваты могут иметь класс A1 или A2. Некоторые виды каменной ваты выдерживают нагрев свыше 1000 °C. PIR — органический материал, который при воздействии пламени обугливается. Класс B–E зависит от изделия и облицовки.
3. Паропроницаемость и гибкость. Упругие маты легче подогнать к неровным стропилам старого дома. Жёсткие плиты PIR требуют точной подрезки, а стыки при необходимости герметизируют пеной с малым расширением по инструкции производителя.

Комбинированная конструкция мансарды. Над или под стропилами можно уложить сплошной слой PIR, а между ними — акустическую минеральную вату. Такое сочетание помогает обеспечить теплозащиту и уменьшить шум дождя под металлической кровлей.

Заявленный коэффициент теплопроводности λD у различных плит PIR может составлять примерно 0,020–0,028 Вт/(м·К). При его определении учитывают старение материала, в том числе изменение свойств в расчётном периоде 25 лет.

Точное значение λ зависит от материала облицовки, конструкции сердечника и толщины конкретной плиты.

1. Плиты PIR с газонепроницаемыми облицовками из алюминиевой фольги или многослойного алюминиевого ламината
   • Для ряда плит указывают 0,022 Вт/(м·К), для некоторых составов — 0,020–0,021 Вт/(м·К). Применимость значения ко всем толщинам проверяют по декларации производителя.
   • Почему алюминиевая фольга помогает снизить теплопроводность? При вспенивании ячейки PIR заполняет газ, обычно пентан, который проводит тепло хуже воздуха. Газонепроницаемые облицовки замедляют обмен этого газа с окружающим воздухом и помогают сохранять теплоизоляционные свойства.
2. Плиты PIR с газопроницаемыми облицовками из стеклохолста с покрытием CGT, минерального полотна или битумированного стеклохолста
   • Стеклохолст частично пропускает газы. В наружных слоях плиты вспенивающий газ постепенно замещается воздухом. Поэтому для некоторых изделий производитель указывает разные значения λD в зависимости от толщины.
     • Тонкие плиты, менее 80 мм: λ = 0,026–0,027 Вт/(м·К).
     • Плиты толщиной 80–119 мм: λ = 0,025–0,026 Вт/(м·К).
     • Плиты толщиной от 120 мм: λ = 0,024–0,025 Вт/(м·К).

Даже при λ = 0,025 Вт/(м·К) плита с облицовкой из стеклохолста проводит меньше тепла, чем приведённые для сравнения графитовый EPS (0,031) или минеральная вата (0,035).

Плиты PIR слабо впитывают жидкую воду. Сопротивление водяному пару зависит прежде всего от облицовок и герметичности стыков.

Эти свойства определяются составом материала и его ячеистой структурой.

1. Закрытые ячейки: обычно более 95 % пор
   • Сердечник состоит из множества отдельных микроскопических ячеек с жёсткими стенками. Вода не перетекает свободно из ячейки в ячейку, поэтому капиллярное увлажнение ограничено.
2. Низкое водопоглощение при длительном погружении
   • При испытании с полным погружением в воду в течение 28 суток для ряда плит отмечают водопоглощение около 1–2 % по объёму. Влага может проникнуть в открытые при резке поверхностные ячейки.
3. Сопротивление диффузии водяного пара, коэффициент μ
   • Для сердечника встречаются значения μ порядка 50–100. Фольгированная облицовка имеет гораздо более высокое сопротивление, условно свыше 50 000–100 000. Если по проекту плиты выполняют функцию пароизоляции, их стыки и примыкания герметизируют совместимой лентой.
4. Стойкость к биологическому воздействию
   • Пена PIR не гниёт и сама по себе не служит питательной средой для плесени. В подвалах, на цоколях и сельскохозяйственных объектах при этом необходима защита конструкции от сырости.

PIR — горючий органический термореактивный материал. При воздействии пламени поверхность обугливается. Самозатухание и образование горящих капель оценивают у конкретного изделия и в условиях соответствующего испытания.

Чтобы правильно оценить поведение при пожаре, важно различать свойства материала и огнестойкость всей конструкции.

1. Почему плиты PIR обычно не относятся к классам A1 и A2, как многие изделия из минеральной ваты?
   • Классы A1 и A2 означают отсутствие или очень ограниченное участие изделия в развитии пожара. PIR содержит органический полимер. Для изделий из него встречаются классы B–E в зависимости от облицовки и условий использования.
2. Что происходит с плитой PIR в огне?
   • При сильном нагреве изоциануратные связи разрушаются, а сердечник обугливается. PIR ведёт себя иначе, чем термопластичный EPS, который при нагреве размягчается и плавится, в том числе при температурах порядка 100 °C и выше.
   • У поверхности формируется жёсткий пористый углеродистый слой толщиной в несколько миллиметров. Он ограничивает доступ кислорода и замедляет нагрев внутренних слоёв.
   • После удаления источника огня горение некоторых образцов прекращается. Делать такой вывод для любого изделия и любых условий нельзя.
3. Классы реакции на огонь плит PIR
   • Для некоторых сэндвич-панелей со стальными облицовками и отдельных плит подтверждены B-s1,d0 или B-s2,d0. Обозначения s1 и s2 описывают дымообразование. d0 означает отсутствие горящих капель или частиц в условиях испытания.
   • У открытых плит встречаются C-s2,d0, D-s2,d0 или E. Пределы огнестойкости REI 30 и REI 60 относятся к испытанной конструкции стены или кровли, включая защитные слои, крепления и стыки. Один лишь слой гипсокартона не гарантирует такой результат.

В защищённой, правильно спроектированной конструкции утеплитель может служить десятилетиями. Ориентир 50–60 лет и более следует соотносить с условиями эксплуатации и документацией изделия.

Долговечность оценивают по результатам испытаний и обследований конструкций, находившихся в эксплуатации.

1. Сохранение формы и толщины на протяжении десятилетий
   • Мягкие волокнистые маты малой плотности при неправильном подборе или креплении могут осесть. Через 15–20 лет это иногда приводит к появлению зазоров в верхней части стен и у конька.
   • Жёсткая сшитая структура PIR и напряжение сжатия порядка 120–150 кПа у ряда марок помогают сохранять форму. Для полов под стяжкой дополнительно проверяют длительную деформацию под рабочей нагрузкой.
2. Снижаются ли со временем теплоизоляционные свойства PIR?
   • Для расчёта берут заявленное значение λD с учётом старения, например 0,022 Вт/(м·К). Значение свежего сердечника, иногда около 0,018–0,019 Вт/(м·К), для такого расчёта не подходит. При оценке старения учитывают изменение газового состава ячеек за расчётный период, в том числе 25 лет.
3. Стойкость к старению и перепадам температур
   • PIR не подвержен гниению. Для отдельных изделий указывают диапазон эксплуатации от −50 до +110 °C. Приводятся примеры обследований кровельных плит в Германии и Бельгии после 35–40 лет службы. При выборе проверяют документированные результаты конкретного изделия и устойчивость системы к замораживанию и оттаиванию.

При применении в помещениях выбирают заводские плиты, предназначенные для соответствующих условий. Для жилья, детских помещений или объектов хранения продуктов учитывают документы конкретной марки, состав облицовки и требования к монтажу.

Для оценки используют результаты химических испытаний и документы о качестве воздуха в помещениях.

1. Отверждение на заводе и выделение летучих веществ
   • Следует различать готовые плиты и двухкомпонентную пену, которую смешивают и напыляют на объекте. Режим проветривания после напыления, например 24–48 часов, устанавливают по документации применённой системы.
   • На производстве полимеризация проходит при контролируемой температуре, после чего плиты выдерживают до отверждения. На стройплощадку поступает готовый твёрдый полимер.
   • Сведения об эмиссии летучих органических соединений проверяют по протоколам конкретного изделия. У некоторых марок есть сертификат Eurofins Indoor Air Comfort или маркировка класса A+.
2. Формальдегид, свободные изоцианаты и озоноразрушающие вещества
   • Состав проверяют по паспорту безопасности изделия. В современных плитах в качестве вспенивающего агента применяют, в частности, пентан с нулевым потенциалом разрушения озона (ODP = 0). Данные об отсутствии CFC, HCFC или других веществ относятся к конкретной рецептуре.
3. Что образуется при резке и монтаже?
   • Сердечник PIR не выделяет стеклянных или каменных волокон. При распиле образуется пыль. её удаляют, защищая глаза и органы дыхания по инструкции производителя. У плит с армированной облицовкой дополнительно учитывают её состав.
4. Влага, плесень и качество воздуха в помещении
   • Низкое водопоглощение PIR помогает сохранять утеплитель сухим. Развитие плесени зависит также от протечек, вентиляции, мостиков холода и состояния поверхностей. Сам по себе выбор утеплителя не обеспечивает защиту от аллергии или астмы.