Про пенополистирол

Горячеформованный пенополистирол (ГОСТ 15588–86) получил широкое распространение в строительной и упаковочной индустриях. Наиболее широкое применение нашел пенополистирол нескольких марок, в частности, ПСБ, ПСБС, выпускаемый в виде плит различного размера и плотности.
Миф первый: очень высокие теплоизоляционные свойства
При принятии решения об использовании того или иного материала теплоизоляторы оценивают, в первую очередь, по соответствию главному назначению. Для этих целей используется ряд показателей, из которых наиболее употребляемый – теплопроводность. Большинство утеплителей из вспененных пластмасс, как правило, имеют коэффициент теплопроводности 0,035–0,048 Вт/мК при температуре 25°С. Однако в последнее время отдельные производители все чаще заявляют, что у их материалов этот показатель достигает значений 0,020 Вт/мК и даже 0,018 Вт/мК, но они при этом, видимо, «забывают» указать, при каких условиях и какими методами получены такие исключительные результаты (как известно, чем ниже температура исследований, тем лучше значения коэффициента теплопроводности).
Кроме этого, есть еще один фактор, который «апологеты» вспененных пластмасс предпочитают не вспоминать, – водопоглощение. Например, гранулированный пенополистирол, изготовленный беспресовым методом увеличивает свое водопоглощение до 350% по массе. Но и это еще не предел. Зафиксированы случаи, когда плиты беспрессового пенополистирола при эксплуатации покрытия с поврежденным гидроизоляционным ковром приобретают влажность до 900%. Понятно, что при таком количестве поглощенной воды, ни о каком нормативном значении коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала и речи быть не может.
Практически все представленные на рынке изделия из минераловатных и стекловолоконных материалов имеют приблизительно такие же значения теплопроводности, отличие заключается в том, что верхняя граница значений этого показателя для минераловатных и стекловолоконных материалов несколько выше (0,05–0,054 Вт/мК), так как теплопроводность в значительной степени определяется плотностью материала и замкнутостью пор.
Сравнение значений теплопроводности различных материалов дает возможность сделать вывод, что с точки зрения теплоизоляционных качеств свойства этих групп материалов практически полностью адекватны. Поэтому одним из главных аргументов апологетов утеплителей из вспененных материалов в пользу их применения является цена: вспененные пластмассы существенно дешевле, чем минераловатные или стекловолоконные материалы.
Миф второй: долговечный материал
Долговечность – свойство технического объекта сохранять работоспособное состояние в течение определенного времени или вплоть до выполнения определенного объема работы.
Большой энциклопедический словарь
Борьба за энергоэффективность явилась причиной более пристального изучения свойств многих теплоизоляционных материалов, в том числе и пенополистирола. Особенно глубокие исследования были проведены лабораторией профессора А. И. Ананьева в НИИ строительной физики (Москва). Поводом к проведению исследований стали результаты вскрытия покрытия подземного торгового комплекса на Манежной площади в Москве, построенного несколько лет назад. При вскрытии покрытия, находящегося в эксплуатации всего два года, было обнаружено значительное разрушение пенополистирольных плит, на большинстве плит образовались значительные раковины и трещины. В результате деструкционных процессов толщина некоторых плит уменьшилась 80–14 мм, при этом плотность пенополистирола в зоне самой тонкой части увеличилась более чем в четыре раза – до 120 кг/куб. м. Приведенное сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя покрытия в зоне чрезмерной деструкции пенополистирольных плит стало составлять 0,32 кв. м°С/Вт, что отличает его от проектного значения, равного 2,7 кв. м°С/Вт, более чем в восемь раз. Причина столь катастрофического состояния утеплителя заключалась, как показали результаты исследований, в нарушении технологии производства работ и отсутствием учета ряда физических и химических особенностей при проектировании.
Этой же лабораторией были проведены исследования беспрессового пенополистирола, эксплуатировавшегося, так сказать, в более ординарных условиях – наружных ограждающих конструкциях зданий. Результаты показали довольно существенное увеличение (0,047–0,05 Вт/м°С) теплопроводности утеплителя.
Высокую сходимость с результатами НИИСФ показывают исследования, проведенные Нижегородским государственным архитектурно-строительным университетом. Полученные там данные показывают, что величина приведенного значения сопротивления теплопередаче наружных стен, утепленных беспрессовым пенополистиролом, уменьшилась в среднем на 49–59%.
С этой точки зрения более эффективен экструзионный пенополистирол (ЭППС), который, как показывают результаты моделирования в ВНИИстройполимер, выдерживает 50-летние циклические температурно-влажностные нагрузки, но при условии применения в земляном полотне для утепления подвальных помещений. Косвенно эти данные подтверждают и результаты обследования, выполненные Белорусским национальным техническим университетом. Обследованию были подвергнуты построенные в 1976 г. сооружения, в ограждающих конструкциях которых был использован экструзионный пенополистирол. Для лабораторных исследований были взяты контрольные образцы, результаты изучения которых показали, что утеплитель находится в превосходном состоянии.
Миф третий: пенополистирол – экологичный материал
Ряд исследований, проведенных в последние годы, однозначно доказали весомое влияние микроклимата на жизнедеятельность человека, поэтому созданию этого фактора, приемлемого для человека, в помещении уделяется много внимания.
В течение часа человек выделяет около 100 г влаги. Если это жилое помещение, то к этому количеству необходимо добавить влагу, появляющуюся при приготовлении пищи, стирке и т. д., в результате чего влажность увеличивается многократно. Поэтому для создания комфортного и здорового микроклимата наружные стены должны «дышать», что означает – обладать хорошей паропроницаемостью. Однако паропроницаемость абсолютно всех вспененных утеплительных материалов, применяемых в строительстве на порядок меньше, чем минераловатных и стекловолоконных утеплителей. Например, коэффициент паропроницания пенополиуретана и пенополистирола равен приблизительно 0,05 мг/мчПа, в то время как у минераловатных изделий – 0,4–0,6 мг/мчПа. Поэтому, как показывают результаты исследований, проведенные франкфуртским Институтом строительной физики и ганноверским Институтом строительной техники, применение в качестве утеплителя пенополистирольных плит уменьшает диффузию водяного пара через наружные стены в среднем на 55–57%.
Высокую сходимость с приведенными выше исследованиями немецких ученых показывают и результаты эксперимента в России. Технический университет в Хельсинки проводил мониторинг параметров микроклимата в санкт-петербургских домах, утепленных пенополистиролом. В этих домах старые, традиционные окна советского изготовления были заменены новыми, современными со стеклопакетами и вентиляционными клапанами, была восстановлена вентиляция, установлена система управления температурой теплоносителя. Однако в первую же зиму относительная влажность воздуха в 70% квартир достигла 80% при температуре воздуха 18°С, а такие условия являются весьма благоприятными для развития грибков.
К материалам на основе полистирола, который является заполимеризованным стиролом, особенно много претензий в связи с выделением вредных веществ. Дело в том, что, во-первых, на все 100% полимеризация происходит только теоретически. На самом деле этого у полистирола никогда не бывает, процесс полимеризации идет не до конца, на 97–98%; во-вторых, процесс полимеризации обратим, поэтому полимеры постоянно разлагаются под влиянием света, кислорода, озона, воды, механических и ионизирующих воздействий, и особенно под влиянием теплоты. Образовывающийся таким образом свободный стирол проникает в помещения, и люди длительное время живут в обстановке, когда в жилой атмосфере есть стирол (пусть концентрации и ниже ПДК). От этих микродоз стирола страдает сердце, особые проблемы возникают у женщин. Стирол оказывает сильное воздействие на печень, вызывая среди прочего и токсический гепатит. Кроме стирола, выделяются и другие вещества, включая фенол, формальдегид, этилбензол и т. д.
Говоря о таком параметре, как ПДК необходимо упомянуть, что существуют две концепции оценки влияния вредных веществ на организм человека. В пороговой концепции утверждается, что снижать концентрации вредных веществ нужно до некоторого уровня (порога), определяемого значением предельно-допустимой концентрации (ПДК). Из этого положения следует вывод: малые концентрации (ниже уровня ПДК) вредных веществ безвредны. В нашей стране (как, впрочем, и в других странах бывшего СССР) принята именно пороговая концепция.
В линейной концепции предполагается, что вредное влияние на человека пропорционально (линейно) зависит от суммарного количества поглощенного вещества, то есть от произведения его концентрации на время. Отсюда вывод: малые концентрации при длительном потреблении вредны. Этой концепции фактически придерживается ряд стран: США, ФРГ, Канада, Бельгия, Япония и некоторые другие.
Переход в Украине к линейной концепции вынудит пересмотреть очень многие нормативы. Но наша страна не одинока в этих проблемах, такие же вопросы являются довольно животрепещущими и у наших соседей – в России, где исследования на эту тему все-таки проводятся. Результаты россиян шокируют. Например, величина ПДК на сернистый ангидрида должна быть уменьшена в 6,2 раза, а на стирол – в 594 (!) раза. Столь низкое требуемое значение ПДК на стирол в помещении вызвано особыми свойствами стирола. Это вещество относится к конденсированным ароматическим соединениям, имеющим в своей молекуле одно или несколько бензольных ядер, и, подобно аналогичным веществам (бензол, бензпирен, безантрацен), имеет повышенные коммулятивные свойства: накапливается в печени и не выводится наружу.
Выводы российских исследователей весьма категоричны. Они считают, что, во-первых, необходимо пересмотреть нормы ПДК, которые для жилищного строительства должны быть уменьшены в десятки и сотни раз в соответствии с их коммулятивными свойствами. Во-вторых, по мнению ученых, среди веществ, содержащихся в строительных материалах, наибольшей степенью коммулятивности обладает стирол, что требует уменьшения ПДК при использовании его в жилищном строительстве до таких минимальных значений, что это равносильно полному запрещению применения продуктов полимеризации стирола в жилищном строительстве.
Вместо заключения
В последнее время у нас стало модным кивать на опыт западных стран. Что ж, во многих вопросах они действительно проделали гораздо больший путь и на «грабли» уже наступили. В данном случае под «граблями» подразумевается то, что в ряде стран уже обнаружили пагубность утепления пенополистиролом и сейчас проводят исследования на тему, как от этих последствий избавиться. Особенно активно в этом направлении работают ученые из Института жилья и окружающей среды (г. Дармштадт, ФРГ), однако, по имеющимся сведениям, впечатляющих результатов немецкие исследователи еще не получили.
В так называемых высокоразвитых странах уже давно осознали, что широко распространенные вспененные пластмассы, изготовленные, так сказать, традиционным способом обладают массой недостатков, поэтому в последние годы активно разрабатывают заменители этой группы материалов.