Опасный теплоизолятор

Опасный теплоизолятор

Рассмотрим негативные свойства наиболее широко используемого в строительстве жилья эконом — класса утеплителя – пенополистирола. Попробуем развенчать мифы о необычайных свойствах этого материала.

На период «холодной войны» пришелся пик развития мировой химической промышленности, что привело к появлению новых изоляционных материалов, отвечающих требованиям новых оборонных систем – экономичности, удобству эксплуатации, доступности производства, малому весу и низкой теплопроводности. К появившимся в то время материалам относится и пенополистирол. Пенополистирол, изготовленный методом горячей формовки по ГОСТ 15588-86, нашел применение в строительстве и упаковочной индустрии. Этот материал представляет собой наполненный газом пенопласт, в основе которого – полистирол (ПС). Для производства пенополистирола (ППС) методом вспенивания ПС применяются высококипящие жидкости – такие как метиленхлорид, изопентан и др., которые вводятся при полимеризации стирола в так называемый полистирольный бисер. Увеличение температуры приводит к образованию предвспененных гранул ППС, в последствие которые сушатся и вылеживаются для создания объемных блоков при давлении 150-200 КГС/см2 и температуре 140-170°С. После этого производится резка блоков по необходимым размерам.

Блоки пенополистиролаВ различных сферах промышленности применяется также экструзионный ППС, производимый способом непрерывного получения. Несмотря на достоинства ППС, приведенные выше и полностью удовлетворяющие потребностям военных систем обороны, этот материал имеет внушительный список недостатков, о которых производители, вдохновленные популяризацией доступного по цене теплоизолятора, умалчивали много лет. В этой связи пенопласт, известный нам как легкий, недорогой, теплый материал теплоизоляции, широко использовался в строительстве технологических и жилых зданий с панельными стенами, напоминающими слоеный пирог с опасной химической начинкой либо конструкцию с крепящимися на внешнюю и внутреннюю стороны стены термоблоками из пенополистирола. Называют такие здания гордым именем «Термодом», а самому материалу, активно продвигающемуся на рынке, присваивают множество очаровывающих сознание мифов.

Миф 1: Отличная теплоизоляционная способность.

Все материалы для теплоизоляции различаются по коэффициенту теплопроводности. Коэффициент теплопроводности теплоизоляторов, изготовленных на основе вспененных пластмасс, обычно равен 0,035–0,048 Вт/мК (при t 25°С). Некоторые производители теплоизоляторов заявляют, что этот показатель для их продукции составляет 0,020 Вт/мК, а отдельные и все 0,018 Вт/мК. Однако не стоит забывать про высокое водопоглощение вспененных пластмасс. К примеру, водопоглощение гранулированного беспресового ППС составляет около 350% по массе, и даже этот показатель – не предел. В ряде случаев плиты такого пенополистирола в процессе использования теплоизоляционного покрытия с нарушенным слоем гидроизоляции имеют влажность до 900%. Очевидно, что столь значительное поглощение воды не дает возможности достичь нормативного показателя коэффициента теплопроводности материала.

Профильные системы со стеклопакетами

Человек за час выделяет порядка 100 грамм влаги. Рассматривая жилое помещение, к данному показателю необходимо также прибавить влагу, образующуюся в процессе приготовления пищи, во время стирки и других бытовых дел, в связи с чем влажность будет увеличена в несколько раз. Для создания благоприятного для здоровья и комфортного микроклимата в помещении потребуются «дышащие» стены – т.е. стены, обладающие высокой паропроницаемостью. Этот показатель для вспененных теплоизоляторов, как правило, в разы ниже, чем у стекловатных и минераловатных материалов. К примеру, пенополистирол и пенополиуретан имеют коэффициент паропроницаемости около 0,05 мг/мчПа, а минераловатные материалы — 0,4–0,6 мг/мчПа. Согласно данным исследований, проведенных Институтом стройтехники г. Ганновер и Институтом строительной физики г. Франкфурт применение в качестве утеплителя плит ППС снижает проникающую способность пара через наружные ограждения здания на 55-57%. Хельсинским Техническим университетом был проведен анализ параметров климатических условий в жилых домах Санкт-Петербурга, для утепления которых использовался пенополистирол. Для эксперимента в домах были установлены новые профильные системы со стеклопакетами, оснащенными клапанами для вентиляции, а также проведены работы по восстановлению вентиляции и смонтирован термостат для управления температурными показателями теплоносителя. Несмотря на все эти меры, в зимний период влажность воздуха в более чем половине квартир (70%) составила 80% (при t 18°С), т.е. были созданы весьма благоприятные условия для образования грибков.

Миф 2: Долговечность.

Эта характеристика стала причиной для более глубокого изучения свойств различных теплоизоляторов, среди которых и пенополистирол. Тщательно исследовали долговечность изоляторов в московском НИИ Строительной Физики. Толчком к началу этих исследований послужило покрытие подземного ТК в Москве на Манежной площади. Вскрыв покрытие, эксплуатируемое в течение двух лет, специалисты обнаружили существенное разрушение плит пенополистирола в виде трещин и образовавшихся раковин. Процесс разрушения привел к уменьшению толщины многих плит, а плотность материала в самых тонких местах возросла более чем в 4 раза, до 120 кг/м3. Сопротивление теплопередачи утеплителя в местах наибольшего разрушения плит достигло показателя в 0,32 кв. м°С/Вт, при том что проектное значение было равно 2,7 кв. м°С/Вт. Столь значительному разрушению плит ППС, согласно исследованиям, способствовали нарушение технологии монтажа материала и проведение проектировочных работ без учета различных химических и физических свойств теплоизолятора. Специалистами НИИ также были проведены исследования пенополистирола, произведенного беспресовым способом, находящегося в более традиционных условиях эксплуатации – а именно, в наружных стенах зданий. Даже в этих условиях материал существенно увеличил свою теплопроводность, достигнув показателя в 0,047–0,05 Вт/м°С.

Экструзионный пенополистиролАналогичные результаты были получены исследователями из Нижегородского архитектурно-строительного университета. По их данным сопротивление теплопередаче стен здания, утепленного плитами беспресового пенополистирола, снизилось в среднем на 49-59%.

Доктором технических наук, зав. лабораторией российского НИИСФ Александром Анасьевым и доктором технических наук, председателем правления РОИС Олегом Лобовым были зафиксированы случаи значительного понижения теплоизоляционных свойств пенополистирола, эксплуатируемого на протяжении 7-10 лет. Причинами, помимо процесса естественного разрушения, специалисты называют влияние многих факторов – проведение ремонта в квартирах, неправильное использование бытовой химии и т.д. Пенополистирол подвержен влиянию множества химически активных веществ, разрушают его и летучие соединения углеводорода, образующиеся в процессе покраски или установки гидроизоляции фасада.

По словам Бориса Баталина, российского профессора, более 40 лет изучающего свойства стройматериалов, бездумное применение полимеров, подкупающих доступной стоимостью, почти в 100% случаев приведет к огромным затратам на ремонт и замену утеплителя. Исследования доказывают, что 10-15 лет эксплуатации пенополистирола приводят к существенному ухудшению теплозащитных качеств материала и, соответственно, к увеличению расходов на обогрев помещений почти вдвое.

Более долговечным утеплителем можно считать экструзионный пенополистирол (ЭППС). По данным, полученным в процессе моделирования материала в ВНИИ стройполимер, ЭППС способен выдержать 50-летние циклические нагрузки в виде перепадов влажности и температур – но только в том случае, если применяется он в земляном полотне в качестве подстилки для дорожного покрытия либо в качестве утеплителя подвальных помещений. Косвенным подтверждением этого являются результаты исследования, проведенного специалистами Белорусского технического университета. Для мониторинга были выбраны здания, построенные в 1976 году, ограждающие конструкции которых были утеплены экструзионным пенополистиролом. В лабораторных условиях были изучены образцы утеплителя, в результате чего было доказано, что ЭППС идеально сохранился. Не лишним будет отметить, что ЭППС применяется в западных странах в качестве теплоизолятора, находящегося в земле, т.е. в местах, исключающих воздействие на материал водяного пара – под полотном дороги, под искусственными водоемами и т.д.

Миф 3: Экологичность. 

Множество претензий, предъявляемых к утеплителям из полистирола, связаны с его экологической небезопасностью. Во-первых, полимеризация, которой подвергаются эти материалы, не выполняется на все 100% — в большинстве случаев у ПС полимеризация происходит до 97-98%. Ну и во-вторых, процесс этот обратим, в связи с чем происходит постоянное разложение полимеров, на которое влияют свет, вода, кислород, озон, ионизирующие и механические воздействия, и в большей степени тепло. В результате образуется свободный стирол, который проникает в помещение – если речь идет о жилом помещении, люди будут вынуждены находиться длительное время в атмосфере, содержащей стирол. Несмотря на то, что концентрация этого опасного вещества будет ниже ПДК, даже микродозы стирола влияют на сердце, оказывают сильное влияние на здоровье женщин, воздействуют на печень (в ряде случаев приводят к появлению токсического гепатита) и другие органы.

Токсически опасным полистирол (ПС) и пенополистирол (ППС) делает процесс деполимеризации, которому материал подвергается даже в идеальных условиях эксплуатации, в результате чего ПС, как равновесный полимер, обретает термодинамическое равновесие с основным своим полимером, имеющим высокую токсичность – стиролом (С): ПС n = ПС n-1 + С.

Исследование полистирола и пенополистирола на токсичностьКогда шкала этого равновесия полистирола сдвинется вправо, стирол начинает непрерывно выделяться в окружающую атмосферу. Тот факт, что полистирол имеет термодинамическое равновесие, доказан экспериментальным путем. Концентрация стирола в утеплителе напрямую зависит от показателей температуры (чем выше t, тем больше стирола содержится в воздухе). Если воздух в помещении имеет температуру 25°С, то концентрация выделяемого из утеплителя стирола в этой комнате составит 10,6 Кмолей/м3. Один Кмоль равен 104 граммам, соответственно, при t=25°С в одном кубометре пенополистирола содержится 104 микрограмма стирола. Этот показатель катастрофически высок – во многих странах величина ПДК стирола (С) для воздуха помещений жилого назначения равна 0,002 мг/м3.

Исследования минских специалистов привели к следующим результатам: рассматриваемые образцы утепленных ограждающих конструкций, покрытые тонким слоем штукатурки и утепленные пенополистиролом российского производства, даже в условиях комнатной температуры выделяют в атмосферу недопустимые количества стирола, превышая ПДК в 3,7-10,1 раз. Если же стены помещения нагреются до 80°С (а это вполне возможно при непрерывном воздействии солнечных лучей жарким летом), то ПДК будет превышен в 169 раз! Исследование «голого» образца пенополистирола показало, что при 80°С утеплитель выделяет порядка 525 ПДК стирола.

Еще одна опасность пенополистирола кроется в его способности выветриваться, в результате чего в воздухе образуются газосодержащие смеси в небольших концентрациях. Если долго находиться в таком воздухе, то эти смеси приводят к появлению затяжных и подчас не диагностируемых болезней. На Западе подобные стойкие органические загрязнители (СОЗ) запрещены специальной Стокгольмской конвенцией.

Борис Гусев, член-корреспондент Российской научной академии, проводя исследования вместе с коллегами, доказал, что в процессе эксплуатации полимерного утеплителя он разлагается на 10-15%, из которых 65% составляет стирол. Особая опасность кроется в высоких кумулятивных свойствах этого вещества, ввиду чего стирол накапливается в печени человека, не выводясь из нее естественным путем. По мнению ученых, чтобы избежать этих рисков, необходимо сократить содержание стирола, выделяемого пенополистиролом, в 600 раз. Достичь этого можно только одним путем – не использовать такие утеплители вовсе.

Кроме того, стирол, окисляясь, образует формальдегид и бензальдегид. При нагревании до 160°С и больше в пенополистироле начинается процесс термоокислительной деструкции, приводящий к разложению утеплителя до высокотоксичного стирола. Именно поэтому при пожаре помещения, в конструкциях которых присутствует ППС, насыщаются критическими дозами стирола. Не стоит забывать и о горении самого пенополистирола – он не только плавится сам, но и его плав подвергается горению, достигая t в1100°С, из-за чего могут разрушаться даже конструкции из металла. Столь высокая t горения пенополистирола позволяет использовать его в качестве основной составляющей напалмовых бомб, которые применяются даже для уничтожения бронированной техники неприятелей. В связи с этим ППС вот уже более 15-ти лет запрещен к использованию в качестве утеплителя железнодорожных вагонов. Проведенные в 70-80-х гг. прошлого века НПО «ВНИИСТРОЙПОЛИМЕР» оценки санитарно-химических свойств разных строительных конструкций с утеплителем из пенополистирола показали, что использование этого материала недопустимо для жилых помещений. Причина – содержание в воздухе стирола, превышающее значение ПДКСС. В 90-х годах не получил одобрения и пенополистиролбетон, использовать который планировалось в полых строительных конструкциях, так как концентрация выделяемого из него стирола в 2-4 раза превышала ПДКСС.

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Стирол, С6Н5СН=СН2 (фенилэтилен, винилбензол) – ароматический непредельный углеводород. Представляет собой жидкость без цвета, с выраженным специфическим запахом. Температура кипения — 145,2°С, плотность — 0,906 г/см3. Используется стирол-мономер для производства полистирола, в том числе для пенополистирола и ударного полистирола, бута-диен-стирольных каучуков, АБС-пластмасс, сополимеров с винилхлоридом и акрилонитрилом, термоэластопластов. Сополимеры стирола с дивинилбензолом находят применение в качестве сырья для производства ионообменных смол, как модификаторы различных алкидных смол и реакционные растворители смол полиэфирных. Стирол приводит к раздражению слизистых дыхательных путей, вызывает головную боль, способствует расстройству вегетативной и нервной систем человека. ПДК (предельно допустимая концентрация) стирола составляет: предельная концепция — 5 мг/м3, линейная концепция — 0,002 мг/м3. Оказывает негативное воздействие на кровь, приводя к лейкозу, а также на печень, повышая риск заболевания токсическим гепатитом. Обладает также эмбриогенным свойством, т.е. способностью вызывать серьезные нарушения внутриутробного развития. Печально известный факт о стироле: во время строительства БАМа, большая часть молодых женщин, проживающих в передвижных домиках, утепленных ППС, стали бесплодными. В белорусских домах, в которых применялся пенополистирол, зафиксировано 5-6–ти кратное превышение случаев заболеваний у детей до 14 лет. Одно из самых опасных свойств стирола – высокая кумулятивность. Это вещество при длительном воздействии накапливается в человеческом организме и не выводится из него.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Вверх ▲Вверх ▲