От чего зависит цена на экструдированный пенополистирол

Сохранить деньги — это привлекательно и понятно всем. Глобальный тезис энергосбережения — «сохраняя деньги — спасаем планету». За счет энергии, используемой в строительном секторе, образуется более 40% выбросов двуокиси углерода (СО₂) в Европе. Это больше, чем от всех видов транспорта вместе взятых. Киотский протокол контролирует объемы выброса в атмосферу некоторых газов, в том числе СО₂, и, как следствие, объемы потребления углеродсодержащего топлива. Каждый сэкономленный киловатт-час электрической энергии снижает на 0,5 кг выбросы СО₂, которые можно использовать и которые на европейском рынке стоят полцента, что составляет более 13% стоимости киловатт-часа электроэнергии в Украине. Поэтому эксперты прогнозируют дальнейший рост потребления теплоизоляции.

Энергосберегающий дом

Мировая строительная практика показывает, что все дома и сооружения должны быть энергосберегающими. Это понятие включает буквально все. Например, многие страны выделяют в качестве строительных такие направления:

• строительная «оболочка» (окна, стены, фундамент и его основание, потолок, крыша и, собственно, изоляция);
• обогрев и охлаждение здания (вентиляция, трубопроводы, автоматический контроль);
• горячее водоснабжение (энергоэффективный нагрев воды в сочетании с экономией воды);
• освещение (технологии, которые экономят энергию и деньги);
• оборудование и приборы (энергоэффективные стиральные и посудомоечные машины, холодильники, морозильные камеры и т. д.);
• офисная техника (с низким потреблением энергии).

Соответствующие энергетические стандарты, энергетический аудит, специальная литература, компьютерные программы позволяют (и даже обязывают) проектировать энергосберегающие здания и сооружения.

Требования к защитным функциям конструкций постоянно возрастают. Например, в энергосберегающем строительстве в Германии за последние десятилетия нормы стали строже вдвое. Поэтому реновация существующих зданий необходима и требует соответствующей регламентации.

Однозначного ответа на вопрос: «Дороже или дешевле строительство энергосберегающего дома по сравнению с традиционным строительством?» нет. Во-первых, традиционное строительство должно все больше приближаться к энергосберегающему. Во-вторых, с точки зрения экономических затрат, каждое здание оплачивается дважды: в виде капитальных затрат и в виде эксплуатационных расходов. Поэтому эффективные архитектурно-строительные решения могут стоить дороже. Но экономия расходов в процессе эксплуатации многократно окупает грамотно вложенные средства.

Здание становится энергосберегающим не только благодаря каким-то особенным материалам. Большое значение имеют архитектурно-строительные решения и теплотехнические расчеты. Расположение и высота здания, направление ветров, отношение площади наружных стен к объему, взаимное расположение постоянно отапливаемых помещений (интересно, что в Великобритании, например, в большинстве случаев отапливаются только спальни), их высота, размещение тамбуров, число и размеры окон — все эти факторы должны быть учтены. Тепловой расчет определяет вид и количество применяемых материалов.

Важнейшими критериями оценки строительных конструкций являются их надежность при климатических и других воздействиях, т. е. долговечность, атмосферостойкость, износостойкость. Именно эти параметры выходят на первый план при подборе строительных материалов.

В России СНиП и Свод правил по проектированию тепловой защиты зданий действуют уже несколько лет. Причем впервые вопросы технического расчета соотнесены с экономической целесообразностью. То есть берется в расчет стоимость применяемых материалов и их потенциальный срок службы.

Новый украинский норматив ДБН В.2.6-31:2006 «Теплова ізоляція будівель» действует с 1 апреля 2007 года. Инвесторы и операторы строительного рынка получили современный инструмент для решения вопросов эффективной теплоизоляции зданий и сооружений.

Рынок термоизоляции: тенденции в мире

С целью предвидеть будущее украинского рынка, полезно сравнить виды теплоизоляционных материалов, которые исследовались маркетологами разных стран.

В 1999 году западноевропейский рынок термоизоляции включал такие сегменты:

• минеральная вата: каменная и стекловата;

• экспандированный пенополистирол (так в Украине называют вспененный, ударный, шариковый пенополистирол или пенопласт; маркировка ПСБ, ПСБ-С по ДСТУ Б В.2.7-8-94 «Плиты пенополистирольные»);

• экструдированный пенополистирол;

• жесткий полиуретан;

• облегченные строительные панели (в Германии, как правило, — многослойные панели);

• материалы из возобновимых ресурсов (целлюлоза из старых газет, древесное волокно, хлопок, пенька, пробка и т. п.).

Пеностекло, перлит и вермикулит, занимающие менее 1% рынка, отдельной позицией в отчеты не включались.

В 2004 году рынок термоизоляционных материалов для строительной индустрии США уже подразделялся на такие субрынки:

экспандированный пенополистирол;

• экструдированный пенополистирол;

• жесткий полиизоцианурит;

• полиуретан–спрэй;

• целлюлоза;

• минеральная вата;

• стекловолокно.

Таким образом, можно говорить о следующих тенденциях:

• рынок минеральной ваты во многих странах принято разделять на каменную и стекловату;

• экспандированный и экструдированный пенополистиролы четко занимают свои ниши и укрепляют позиции;

• химический состав жесткого полиуретана совершенствуется до более огнестойкого полиизоцианурита;

• целлюлоза выделяется отдельно как экологически чистый материал, сохраняющий природные богатства.

Восточноевропейский рынок исследовался в 2002 году по направлениям, которые, очевидно, наиболее приемлемы для украинских реалий:

• минеральная вата;

• экспандированный пенополистирол;

• экструдированный пенополистирол;

• полиуретан.

По мнению экспертов, потребление термоизоляционных материалов в Европе уже превышает 165 млн. м² в год (130 млн. м² в Западной Европе + 35 млн. м² в Восточной Европе, включая Россию), то есть более 7 млрд. EUR. Рынок Украины на этом фоне выглядит скромно — около 4 млн. м², однако темпы его роста по мировым меркам фантастические.

В Европе насчитывается более 250 производителей теплоизоляционных материалов. Большая часть рынка принадлежит нескольким крупным производителям минеральной ваты. Малые изготовители пенопласта значительно превалируют по количеству, что объясняется сравнительной легкостью вхождения в этот бизнес новых компаний и приемлемыми ценами на продукцию. Производство качественного экструдированного пенополистирола возможно лишь на высокотехнологичных предприятиях.

В целом, строительные пластмассы нашли массовое применение как высококачественные тепло-, звуко- и гидроизоляционные материалы. По расчетам специалистов, каждая тонна полимерного сырья экономит 40–50 человеко-дней трудовых затрат, 5–6 м² — ценных пород леса. В будущем развитие материалов из пластмасс, как считают ученые, пойдет по пути увеличения их прочности, долговечности и огнестойкости.

Лидирующие компании предлагают уникальные продукты с выгодными качественными преимуществами — от самой низкой теплопроводности и наивысшей прочности до повышенной огнестойкости. Сильные позиции на рынке обеспечивают также конкурентные цены, крепкие региональные дистрибьюторские сети, известность бренда, качественный сервис (техническая поддержка, консультации) и разветвленное географическое присутствие производительных мощностей.

Рост потребления термоизоляционных материалов обусловлен рядом факторов, в числе которых:

• новые строительные теплотехнические стандарты. Увеличено нормативное сопротивление теплопередаче: для наружных стен гражданских зданий на — 15–40%, для перекрытий — на 20–25%, а для промышленных зданий — вдвое;

• возрастающие объемы строительства как нового, так и реконструкций;

• увеличение размеров инвестиций в строительные проекты;

• повышение стоимости энергоносителей.

Регламентирующие акты

Разработка украинских государственных стандартов на экструдированный пенополистирол и системы скрепленных фасадов пока только запланирована. Поэтому обратимся к действующим международным регламентам.

Европейская Директива энергетических характеристик зданий 2002/91/EC (European Directive on the Energy Performances of Buildings — EPBD) определяет всеобъемлющее совершенствование, включая повышение уровня изоляции, внедрение рациональных обогревающих/охлаждающих систем и генерирование энергии. Основная цель Директивы 2002/91/EC — улучшение энергоэффективности новых зданий, а также реконструкция существующих зданий общей площадью более 1000 м².

Монреальский протокол по сохранению озонового слоя предписывает обязательность безфреоновых технологий производства, хотя они более сложные и дорогостоящие. Ведущие производители экструдированного пенополистирола внедрили их на всех своих предприятиях, к которым относятся, например, 12 заводов DOW в Европе.

Директива Строительных изделий 89/106/EEC (Construction Products Directive 89/106/EEC) регламентирует общие критерии и методы проектирования; взаимопонимание между собственниками, операторами, пользователями, проектировщиками, подрядчиками и производителями; содействует маркетингу и применению строительных материалов, конструкций высшего качества, а также является общим базисом для исследований и развития европейского строительного сектора. Изделия, соответствующие требованиям Директивы 89/106/EEC, имеют специальный еврокод «СЕ» на этикетке. Наличие такого еврокода гарантирует качество изделия и возможность экспорта в страны ЕС.

Виды, качество и методы испытаний теплоизоляционных материалов регламентируют более 40 европейских стандартов. Основным документом по экструдированному пенополистиролу является EN 13164:2001. Эти нормы содержат требования к геометрическим, физико-механическим параметрам, а также к методам испытаний, упаковке и маркировке изделий.

Например, благодаря маркировке Styrofoam IB-A XPS-EN 13164-T1-CS(10\Y)250-DS(TH)-TR100, покупатель получает полную информацию об утеплителе Стайрофом марки IB-A (шероховатая поверхность, ровная кромка):

• XPS — экструдированный пенополистирол (аббревиатура — Extruded Polystyrene Foam),

• EN 13164 — номер европейского стандарта;

• Т1 — класс точности геометрических размеров по толщине (±2 мм для панелей толщиной до 50 мм);

• CS(10\Y)250 — прочность на сжатие при 10% деформации составляет 250 кПа;

• DS(TH) — стабильность размеров при температуре до 70 °С и относительной влажности воздуха 90% (деформация составляет менее 5%);

• TR100 — минимальная прочность на растяжение — 100 кПа.

Такие важные показатели как заявленная теплопроводность λ_d = 0,034 Вт/(м·°С), сопротивление теплопередаче R_d = 1,5 (м²·°С)/Вт (для толщины 50 мм) и огнестойкость (Еврокласс Е) обязательно выделяются отдельной строкой.

Практический совет: если вы желаете приобрести качественный материал с гарантированными показателями, ищите на этикетке полную маркировку утеплителя.

Современные технологии являются основой для создания высокоэффективных строительных материалов. Изготавливаемые методом экструзии пенополистирольные плиты имеют однородную структуру, состоящую из очень мелких замкнутых ячеек (рис. 1). При производстве в качестве вспенивающего агента необходимо применять двуокись углерода. После газообмена в готовых к использованию плитах ячейки заполнены воздухом. Именно структура обеспечивает ряд уникальных преимуществ экструдированного пенополистирола. Рассмотрим наиболее важные из них.

Очень высокое сопротивление теплопередаче: теплопроводность менее 0,036 Вт/(м·°С) по EN 13164:2001, причем выгодное отличие заключается именно в стабильности этой характеристики в течение длительного срока и при различных условиях эксплуатации. Например, после 414 циклов замораживания–оттаивания (метод ASTM C666, процедура В) экструдированный пенополистирол сохранил 98% уровня сопротивления теплопередаче, а шариковый пенопласт — лишь 31%. В ходе исследования водопоглощения материалов методом диффузии в течение 300 дней (метод CRREL) подтверждено сохранение 93% уровня сопротивления теплопередаче экструдированным пенополистиролом и только 28% — пенопластом. Высокие теплотехнические характеристики позволяют сократить толщину теплоизоляции в многослойной конструкции ограждения. Практика доказала экономическую целесообразность уменьшения толщины наружных стен даже на 50 мм, если коммерческая стоимость жилья более 800 USD/м².

Крайне малое водопоглощение. Результаты испытаний методом погружения (ASTM D2842) показали, что водопоглощение экструдированного пенополистирола за 20 суток не превысило 1% по объему, в то же время для пенопласта этот показатель составил более 6%.

 Практически нулевое водопоглощение и отсутствие капиллярности позволяют во многих случаях использовать экструдированный пенополистирол как дополнительную гидроизоляцию конструкции.

Высокая механическая прочность. Определенные марки экструдированного пенополистирола выдерживают нагрузку в 50÷70 тонн/м². При этом номинальная плотность материала не превышает 45 кг/м². Такие физико-механические характеристики пока недоступны другим видам теплоизоляции. Именно экструдированный пенополистирол применяют в конструкциях инверсионных кровель, для изоляции подземных частей зданий, холодильников, промышленных полов и ледовых арен, а также при строительстве автомобильных, железных дорог и взлетно-посадочных полос аэродромов. Этот материал рекомендуют использовать в качестве несъемной опалубки стен и для изоляции мостиков холода.

Разнообразие форм, стабильность размеров, технологичность. Экструдированный пенополистирол выпускается в виде плит различного цвета размером 600x1250 мм и возможной толщиной от 20 до 160 мм. Поверхность плит может быть гладкая, в виде плотной корки, либо шероховатая (для повышения адгезии с соседними слоями конструкции) и даже иметь готовое полимербетонное покрытие. Форма кромки плит: ровная, ступенчатая, «шип-паз». Плиты режутся инструментами на строительной площадке. Крепления плит могут быть видимые и невидимые, механические и клеевые (составами, не содержащими растворителей). При использовании материала в виде несъемной опалубки получают долговечное непосредственное соединение с бетоном по всей поверхности без каких-либо анкеровочных элементов, а малый вес обеспечивает удобный монтаж плит.

Гигиеничность. Экструдированный пенополистирол является экологически чистым материалом. Он не имеет запаха, не вызывает аллергии, устойчив к гниению и разрушению. В агросооружениях допускается применение пенополистирольных плит без дополнительной внешней облицовки, так как возможна многократная очистка жидкостью под давлением и дезинфекция. По конкретному применению экструдированного пенополистирола желательно получать техническую консультацию производителя.

Паропроницание в скрепленных фасадах: миф и реалии

Почему-то принято считать, что стены непременно должны «дышать», и если они увлажняются изнутри, то лучше высыхают через наружную поверхность. Однако логичнее правильно запроектировать многослойную конструкцию стен, а также отопление и вентиляцию, регулирующие необходимый температурно-влажностный режим внутри помещений. Именно такие меры обеспечивают стабильность характеристик ограждающих конструкций.

В России с 1 июня 2004 года действует Свод правил по проектированию и строительству СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий». В приложении Э данного документа приведен пример расчета сопротивления паропроницанию для многослойной наружной стены жилого дома, состоящей из следующих слоев (начиная от внутренней поверхности):

1 — гипсовая штукатурка толщиной 5 мм, плотностью ρ₀ = 1000 кг/куб. м с окраской внутренней поверхности двумя слоями масляной краски, расчетные коэффициенты теплопроводности λ_Б = 0,35 Вт/(м·°С), паропроницаемости μ = 0,11 мг/(мч·Па)

2 — железобетон толщиной 100 мм, плотностью ρ₀ = 2500 кг/куб. м, λ_Б = 2,04 Вт/(м·°С), μ = 0,03 мг/(м·ч·Па);

3 — утеплитель Стайрофом IB-А концерна DOW толщиной 100 мм, плотностью ρ₀ = 28 кг/куб. м, λ_Б = 0,031 Вт/(м·°С), μ = 0,006 мг/(м·ч·Па);

4 — кирпичная облицовка из сплошного глиняного обыкновенного кирпича толщиной 120 мм, ρ₀ = 1800 кг/куб. м, λ_Б = 0,81 Вт/(м·°С), μ = 0,11 мг/(м·ч·Па);

5 — штукатурка из поризованного гипсо-перлитового раствора толщиной 8 мм, ρ₀ = 500 кг/куб. м, λ_Б = 0,19 Вт/(м·°С), μ = 0,43 мг/(м·ч·Па).

Расчеты подтверждают, что ограждающая конструкция удовлетворяет требованиям по паропроницанию. Кроме того, сравнение величин максимального парциального давления E₁ водяного пара и величин действительного парциального давления e_i водяного пара на соответствующих границах слоев показало: все величины e_i ниже величин E_i, что указывает на отсутствие возможности конденсации водяного пара в ограждающей конструкции.

Для наглядности данного вывода был построен график распределения максимального парциального давления E_i водяного пара и график изменения действительного парциального давления e_i водяного пара по толще стены в масштабе сопротивлений паропроницанию его слоев. Очевидно, что эти кривые не пересекаются. Это также доказывает невозможность образования конденсата в ограждении.

Операторы рынка теплоизоляции уверены, что новый украинский стандарт — ДБН «Строительная теплотехника» — позволит провести соответствующие расчеты для наших климатических зон и подтвердит пригодность многослойных стен с утеплителем из экструдированного пенополистирола для строительства зданий и сооружений различного назначения.