Поширені запитання про теплоізоляційні плити PIR

Плита PIR (від англійської назви polyisocyanurate insulation board) — жорстка теплоізоляційна плита з поліізоціанурату. Це термореактивний пінополімер із замкненими комірками та ізоціануратними кільцями у структурі. Завдяки низькій теплопровідності його застосовують у житловому, комерційному, промисловому та сільськогосподарському будівництві.

У плити PIR з облицюванням є два основні складники:

1. Жорстке осердя із замкненокомірчастої поліізоціануратної піни.
   • Об’єм піни утворюють переважно мікроскопічні замкнені комірки з газом, що має низьку теплопровідність. Для спінювання часто застосовують пентан. Для окремих марок наводять понад 95 % замкнених комірок і щільність близько 30–35 кг/м³. Характеристики конкретного осердя перевіряють у документації.
   • Така структура поєднує малу масу й жорсткість. Для деяких плит вказують напруження стиску 120–150 кПа за 10 % деформації. Це лабораторна характеристика. Допустиме експлуатаційне навантаження, зокрема тривале або точкове, потребує окремого розрахунку.
2. Двостороннє гнучке облицювання.
   • На безперервній виробничій лінії осердя з обох боків з’єднують з облицюванням. Залежно від матеріалу воно обмежує дифузію газу, відбиває теплове випромінювання за наявності повітряного проміжку або створює основу під клей чи покрівельний матеріал. Серед поширених видів:
     • Алюмінієва фольга з малою випромінювальною здатністю (AL) або ламінат із фольги та крафт-паперу. Газонепроникне облицювання допомагає зберегти низьку теплопровідність плити. Наприклад, для окремих плит AL заявлено λD = 0,022 Вт/(м·К).
     • Склополотно з покриттям, мінеральне склополотно (CGT / MG) або склополотно з бітумним покриттям. Для тонкошарової штукатурної системи, клейового розчину чи бітумного покриття добирають саме ту основу, яку дозволяють виробники плити й системи.
     • Комбінована плита з гіпсокартоном: на заводі PIR склеюють із гіпсокартонним листом, зокрема зі стоншеними крайками. Такий виріб прискорює внутрішнє облицювання стін і скатів даху.

Крайки можуть бути прямими, ступінчастими або зі з’єднанням «шип — паз». Профільовані крайки полегшують укладання суцільного шару та зменшують ризик містків холоду в стиках.

Обидві піни належать до групи поліуретанів. Для їх отримання використовують, зокрема, поліол та ізоціанат (MDI). Відрізняються співвідношення компонентів, ізоціанатний індекс, структура молекулярних зв’язків і поведінка під час нагрівання.

Отже, PIR розвиває технологію поліуретанових пін: за низької теплопровідності змінюються термічна стійкість та поведінка під дією полум’я. Міцність на стиск і пожежні характеристики порівнюють за деклараціями конкретних виробів.

Плити PIR дають змогу досягти потрібного опору теплопередачі за відносно малої товщини. Це важливо для будівельників, архітекторів і власників, коли місце для теплоізоляції обмежене. Основні сфери застосування:

1. Скатні дахи та житлові мансарди.
   • Надкроквяне утеплення: жорсткі плити, зокрема зі з’єднанням «шип — паз», укладають суцільним шаром поверх крокв. Це зменшує містки холоду через деревину, зберігає висоту мансарди й дає змогу залишити крокви відкритими в інтер’єрі.
   • Міжкроквяне та підкроквяне утеплення: додатковий шар, наприклад плити 50–80 мм під кроквами, зменшує містки холоду. Для використання шару як пароізоляції потрібні передбачені системою облицювання, герметичні стики й примикання.
2. Плоскі теплі покрівлі на бетонній чи металевій основі.
   • Для покрівельних плит можуть заявляти 120–150 кПа за 10 % деформації. Проходи для обслуговування та опори сонячних панелей проєктують з урахуванням розподілу навантажень. Із сумісним облицюванням застосовують мембрани PVC, TPO або EPDM чи бітумний матеріал за інструкцією. Клиновидні плити можуть задавати ухил до водостоків, наприклад 1:60 або 1:80.
3. Підлоги по ґрунту й підлоги на перекриттях, зокрема з підігрівом.
   • Коли висоту обмежують пороги чи перекриття, товщину порівнюють за R = d/λ. Наприклад, 100 мм PIR з λ = 0,022 дають приблизно такий самий опір, як 173 мм білого EPS з λ = 0,038 Вт/(м·К). Під стяжку добирають плити за допустимим навантаженням. Фольга без повітряного прошарку не додає розрахункового опору за рахунок відбиття випромінювання.
4. Багатошарові й зовнішні стіни, внутрішнє облицювання.
   • Придатні моделі використовують для повного або часткового заповнення проміжку в мурованій стіні, утеплення за вентильованим фасадом чи внутрішнього утеплення. Під час реконструкції застосовують також комбіновані плити PIR із гіпсокартоном.
5. Підвали, цоколі, сільськогосподарські будівлі та холодильні камери.
   • Для стель пташників, тваринницьких приміщень і складів урожаю потрібне облицювання, придатне до передбаченого миття. Стійкість до струменя високого тиску та захист від шкідників перевіряють для всієї конструкції.

PIR зазвичай дає потрібний опір теплопередачі в тоншому шарі. Білий чи графітовий EPS часто коштує дешевше за кубічний метр. Порівнювати варто ціну готової конструкції та характеристики конкретних виробів. Нижче наведено розрахункові приклади.

За наведених значень λ товщина PIR для однакового R приблизно на 42 % менша, ніж білого EPS з λ = 0,038, і на 29 % менша, ніж графітового EPS з λ = 0,031. Це корисно у вузьких укосах, підлогах та покрівлях. Якщо місця достатньо, для зовнішньої мурованої стіни економічно доцільним може бути EPS у сумісній фасадній системі.

Плити PIR, кам’яна та скляна вата мають різні переваги. Для деяких покрівель їх поєднують, добираючи кожен матеріал за завданням конкретного шару.

1. Товщина теплоізоляції. Для однакового R шар PIR з λ = 0,022 тонший за вату з λ = 0,035–0,039 Вт/(м·К). Наприклад, опору 150 мм PIR відповідають близько 239–266 мм такої вати. Коефіцієнт U готового даху потребує окремого розрахунку.
2. Вологість. Замкнені комірки зменшують водопоглинання PIR. Протікання покрівлі й нещільні шви пошкоджують конструкцію незалежно від утеплювача. Пароізоляцію та гідроізоляцію проєктують окремо.
3. Містки холоду. Суцільний шар з’єднаних плит над кроквами зменшує вплив деревини. У разі утеплення лише між кроквами шар вати переривається в місцях проходження крокв, наприклад із кроком 40–60 см.
4. Маса та обробка. Наприклад, щільність осердя може становити близько 30 кг/м³. Під час різання осердя не утворюються волокна мінеральної вати, однак утворюється пил. Враховуйте також матеріал облицювання.

1. Акустика. Волокниста мінеральна вата поглинає звук у порожнинах конструкції. Звукоізоляція від вуличного шуму чи шуму дощу по металу залежить від усіх шарів, їх маси та способу кріплення.
2. Негорючість. Багато виробів із кам’яної або скляної вати мають класи A1 чи A2. Склад, облицювання та клас перевіряють за декларацією. PIR є органічним полімером, який обвуглюється, а його клас залежить від виробу й умов застосування.
3. Паропроникність і гнучкість. Пружні мати зручні між нерівними кроквами й зазвичай добре пропускають водяну пару. Жорсткі плити підганяють за розмірами, а щілини герметизують сумісним матеріалом згідно з інструкцією.

Комбінована система. На житловому скатному даху, зокрема з металевим покриттям, можна поєднати PIR над або під кроквами з мінеральною ватою між ними. Тепловий, вологісний і акустичний режими такої конструкції розраховують разом.

Заявлений коефіцієнт теплопровідності λD наводять з урахуванням установленої процедури оцінювання старіння. Для різних плит PIR трапляються значення приблизно від 0,020 до 0,028 Вт/(м·К). Для розрахунку беруть декларацію конкретної моделі.

Точне значення залежить, зокрема, від рецептури осердя, облицювання і товщини плити.

1. Плити PIR із газонепроникним облицюванням, наприклад алюмінієвою фольгою або багатошаровим металізованим ламінатом із крафт-папером:
   • Для termPIR AL заявлено 0,022 Вт/(м·К). Інші значення, зокрема 0,020–0,021, можна застосовувати в проєкті лише за декларацією конкретної плити та товщини.
   • Як алюмінієве облицювання впливає на λ? Комірки піни заповнюються газом із меншою теплопровідністю, ніж повітря. Газонепроникне облицювання з обох боків уповільнює обмін газу й повітря та допомагає зберігати теплові властивості осердя.
2. Плити PIR з газопроникним облицюванням: склополотном із покриттям, мінеральним склополотном чи склополотном із бітумом:
   • Газ поступово дифундує через зовнішні шари, і заявлене значення λD може відрізнятися за товщиною навіть у межах однієї лінійки. Нижче наведено приклади діапазонів, а не універсальну специфікацію.
     • Для плит завтовшки менш як 80 мм можуть зазначати 0,026–0,027 Вт/(м·К).
     • Для плит 80–119 мм можуть зазначати 0,025–0,026 Вт/(м·К).
     • Для плит від 120 мм можуть зазначати 0,024–0,025 Вт/(м·К). Наприклад, у документації termPIR ETX для плити 140 мм наведено 0,025 Вт/(м·К).

Якщо порівняти плити з λ відповідно 0,025, 0,031 та 0,035 Вт/(м·К), перша за однакової товщини матиме найбільший термічний опір.

Замкненокомірчасте осердя PIR має низьке водопоглинання. Опір рідкій воді, паропроникність і призначення для контакту з ґрунтом — різні властивості.

Це пов’язано зі структурою та складом осердя й облицювання:

1. Структура із замкненими комірками.
   • Мікроскопічні комірки відокремлені полімерними стінками, тому вода не поширюється в них так, як у відкритопористому матеріалі. Зрізи, стики та пошкодження все одно потрібно захищати.
2. Водопоглинання за тривалого занурення.
   • Характеристику WL(T) можуть визначати після 28 діб занурення. Наприклад, позначення WL(T)2 відповідає заявленій межі 2 % за об’ємом. Дані для конкретної плити беруть з її документації.
3. Опір дифузії водяної пари.
   • Показник μ характеризує опір матеріалу дифузії відносно повітря. Для осердя можна зустріти значення 50–100. Фольговане облицювання має значно більший опір. Придатність усього шару як пароізоляції залежить від облицювання, стрічки, стиків і проходок. Необхідність окремої мембрани визначає проєкт.
4. Біологічна стійкість.
   • Полімерне осердя не гниє як деревина. Проте вологі чи забруднені поверхні можуть уражатися пліснявою. У підвалах, біля фундаментів і в господарських будівлях потрібні захист від води та відповідний режим вентиляції.

PIR — органічний термореактивний полімер, який може горіти та обвуглюватися. Для пожежної оцінки користуються класом реакції на вогонь конкретного виробу або конструкції.

Поведінку матеріалу під час пожежі пояснюють такі характеристики:

1. Чому PIR не прирівнюють за негорючістю до мінеральної вати класу A1 чи A2?
   • Класи реакції на вогонь встановлюють за результатами випробувань. Для багатьох мінераловатних виробів це A1 або A2. Для органічних виробів із PIR можуть декларувати інші класи залежно від облицювання та умов кінцевого застосування.
2. Як поводиться PIR під дією полум’я?
   • За сильного нагрівання хімічна структура PIR руйнується з утворенням обвугленого шару. Це інший механізм, ніж розм’якшення та плавлення термопластичного EPS.
   • Поверхня піни утворює пористий вуглецевий шар. Він може уповільнювати передавання тепла та доступ кисню до глибших шарів. Його наявність не гарантує припинення горіння чи непроникності плити для полум’я.
   • Поведінка після усунення зовнішнього джерела полум’я залежить від конкретного виробу й умов випробування. Самозгасання не можна приписувати всім плитам.
3. Як читати класи реакції на вогонь:
   • У позначеннях B-s1,d0 або B-s2,d0 літера стосується участі у розвитку пожежі, s — димоутворення, d — палаючих крапель і частинок під час відповідного випробування. Клас сендвіч-панелі чи готового фасаду не переносять на окрему плиту. Наприклад, задекларований клас системи ETICS стосується випробуваної системи зі штукатуркою.
   • Класи C-s2,d0, D-s2,d0 чи E описують реакцію на вогонь у визначених умовах. Межі вогнестійкості REI 30 або REI 60 належать випробуваній конструкції. Саме додавання гіпсокартону не встановлює її класу.

Строк служби залежить від конструкції, монтажу, навантаження та захисту від води й ультрафіолету. Число 50–60 років не є загальною гарантією для будь-якої плити.

Довготривалу придатність оцінюють за випробуваннями матеріалу та обстеженнями конкретних конструкцій:

1. Збереження форми й положення теплоізоляції.
   • Нещільне закріплення або неправильний добір м’якого волокнистого матеріалу може призвести до його зміщення й утворення неутеплених ділянок. Масштаб зміщення та строки не є однаковими для всіх конструкцій.
   • Плита PIR має жорстку полімерну структуру. Напруження стиску за 10 % деформації, наприклад 120–150 кПа, не замінює перевірки довготривалої повзучості під стяжкою, стабільності розмірів і підтримки плити протягом експлуатації.
2. Чи змінюється теплопровідність PIR з часом?
   • Для проєктування використовують задекларовану λD, наприклад 0,022 Вт/(м·К). Початкове значення одразу після спінювання може бути нижчим, але воно не є розрахунковою характеристикою. Зміни газового складу в комірках враховують установленими методами оцінювання старіння.
3. Стійкість до хімічного та температурного старіння.
   • Робочі температури й стійкість до циклів заморожування та відтавання перевіряють у документації конкретного виробу. Результати досліджень окремих плит після багаторічної експлуатації стосуються випробуваних зразків та умов.

Заводські плити застосовують у житлових і господарських будівлях згідно з їх призначенням. Для житлових кімнат, дитячих приміщень чи продовольчих складів перевіряють документацію конкретного виробу, облицювання й вимоги до внутрішньої поверхні.

Оцінити придатність допомагають випробування викидів та сертифікати для конкретної продукції:

1. Заводське тверднення й викиди летких органічних сполук.
   • Двокомпонентну напилювану піну змішують на об’єкті. Для неї діють власні вимоги до захисту та провітрювання. Ці умови відрізняються від монтажу вже сформованої заводської плити.
   • На заводі полімеризація відбувається на виробничій лінії в контрольованих умовах, після чого плита проходить витримування. Готове осердя — твердий полімер.
   • Для оцінювання виділень перевіряють результати випробувань VOC. Посилання на Eurofins Indoor Air Comfort або клас A+ є підставою для висновку лише тоді, коли відповідний документ поширюється на обрану модель.
2. Формальдегід, вільні ізоціанати та озоноруйнівні сполуки.
   • Інформацію про виділення вільних ізоціанатів і формальдегіду беруть із випробувань конкретного виробу. Пентан, який використовують у сучасних рецептурах, має нульовий потенціал руйнування озону (ODP = 0). Відсутність CFC і HCFC підтверджує виробник.
3. Пил під час різання й монтажу.
   • Осердя не складається з волокон кам’яної чи скляної вати, проте під час пиляння утворюється пил, а облицювання може містити скловолокно. Використовуйте пиловідведення та засоби захисту очей, шкіри й органів дихання згідно з інструкцією.
4. Вологість, пліснява та якість повітря у приміщенні.
   • Низьке водопоглинання плити саме по собі не запобігає плісняві чи алергії. Для сухого й здорового приміщення потрібні належно виконані вузли та вентиляція, усунення протікань і контроль вологості.