Токсичность сэндвич-панелей PIR
Анализ рынка показывает: с каждым годом растёт популярность сэндвич-панелей PIR – теплоизоляционного строительного материала, который изготавливается из пенополиизоцианурата (разновидности пенополиуретана). ПИР-панели имеют ячеистую структуру, значительная часть их объёма заполнена воздухом, что обеспечивает чрезвычайно низкую теплопроводность. Заслуживает внимания высокая пожаробезопасность PIR-панелей: они выдерживают температуру до 140°С и не поддерживают горение.
Как известно, выделение в воздух токсичных газообразных веществ является одной из двух основных причин гибели людей при пожарах. Закономерен вопрос: насколько высока токсичность PIR-панелей при возникновении возгорания? Ответ на него был дан в ходе испытаний [1], которым был подвергнут этот теплоизоляционный материал.
Содержание испытаний
При эксперименте, который был проведён с ПИР-панелями, они подвергались:
- термоокислительной деструкции. В ходе этого испытания сэндвич-панели испытывали воздействие температуры, равной приблизительно 450°С;
- плазменному горению. Температура пламени, воздействующего на материал во время этого испытания, составляла приблизительно 750°С.
Образцы PIR-панелей кондиционировались в лабораторных условиях в течение 48 часов.
При реализации экспериментальных методов определения токсичности использовались такие технические средства, как:
- установка, предназначенная для измерения степени токсичности;
- газовые хроматографы;
- фотоэлектроколориметр;
- спектрофотометр;
- весы, линейка, секундомер.
Есть вопросы?
Звоните менеджеру: +7 (495) 565-36-99 или задайте свой вопрос, заполнив форму
Цель испытаний
Проведение эксперимента с PIR-панелями преследовало цель определения НCL50– так называемого показателя токсичности. В закрытое пространство были помещены подопытные животные – белые мыши весом приблизительно 20 грамм каждая. Исследуемый материал подвергался температурному воздействию, в ходе которого выделял в воздух токсичные соединения. Значение показателя НCL50 считалось достигнутым при гибели 50% подопытных животных.
Вещества, выделяемые панелями при воздействии высокой температуры
В ходе испытаний, проводившихся для определения токсичности PIR-панелей, этот материал выделял в воздух следующие вещества, представляющие опасность для живых организмов:
- оксид азота (IV) — 1.0 мкг;
- аммиак — 5,0 мкг;
- бензол 0,4 мкг;
- HCN — 0,15 мкг;
- HCl — 3 мг/м 3 ;
- CCl4 — 5,0 мкг;
- оксид углерода (II) — 0,5 мг/м 3 ;
- оксид углерода (IV) — 50 мг/м 3 ;
- стирол — 2,0 мг/м 3 ;
- фенол 0,1 мг/м 3 ;
- формальдегид 0,25;мг/м 3 ;
Перечисленные вещества оказывают следующее токсическое воздействие:
- в крови образуется карбоксигемоглобин, который нарушает доставку кислорода к тканям организма;
- подавляется деятельность ферментов, содержащих железо, что также угнетает тканевое дыхание;
- парализуются нервные центры;
- изъязвляются слизистые оболочки;
- раздражаются дыхательные пути, может возникнуть их закупорка;
- возникает отёк лёгких;
- нарушается способность человека ориентироваться в пространстве.
Сочетание перечисленных негативных проявлений может повлечь летальный исход.
Результаты испытаний
По результатам токсикологических испытаний ПИР-панелей было определено, что значение НCL50 не достигается. Условия при этом таковы:
- температура, воздействующая на материал: 750°С;
- время экспозиции: 30 мин;
- максимальная насыщенность воздуха в испытательной установке:160 г/м 3 .
Минимальное значение параметра НCL50было получено при температуре 450°С: его значение составило 158,5±14,9 г/м 3 . Степень токсичности PIR-панелей в этом режиме, таким образом, оказалась наименьшей. Результаты эксперимента наглядно показывают, что сэндвич-панели PIR в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89 [2], имеют класс опасности «малоопасные» (значение НCL50>120 г/м3 при времени экспозиции 30 минут). При этом предел огнестойкости сэндвич-панелей PIR по результатам эксперимента составил REI 45, что соответствует грппе горючести Г2 (умеренногорючие) [3].
- Протокол №1013/16 испытаний токсичности продуктов горения полимерных материалов в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89.
- ГОСТ 12.1.044-89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов».
- СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружение».
Источник
PIR: экологичная теплоизоляция для «зеленого» строительства
В последние годы мода на «зеленое» строительство потихоньку добирается и до России. Слова «энергоэффективность», «вторичная переработка» и «снижение углеродных выбросов» уже не режут нашему человеку ухо – напротив, он начинает к ним прислушиваться и выбирать строительные методы и материалы, в том числе теплоизоляционные, исходя из параметров не только цены и качества, но и экологичности.
Применительно к теплоизоляции экологичность складывается из многих факторов, причем соответствие либо несоответствие данного материала «зеленым» критериям не всегда лежит на поверхности и является однозначным.
Экологичность сырья
Многие сторонники «зеленого» строительства склонны достаточно резко делить теплоизоляционные материалы по принципу их происхождения. Дескать, то, что растет из земли или сострижено с животных – хорошо, правильно и может без каких-либо ограничений применяться при возведении экологичных зданий, а вот утеплители, имеющие в основе нефть, точнее, ее производные – однозначно не комильфо. Правда, при этом классификаторы почему-то забывают, что и нефть – вполне себе природный продукт, который добывается из земных недр.
В остальном же – уместно будет вспомнить, что убивает не оружие, а держащая его рука. Из одного и того же нефтяного сырья, но разными способами можно произвести детские игрушки, а можно – такое однозначное зло для окружающей среды, как топливо для двигателей внутреннего сгорания; попадание одних разновидностей нефтепродуктов в почву влечет необратимую утрату плодородности, другие же вносят туда целенаправленно – как удобрения, и т.д.
Аналогичным образом стройматериалы, произведенные из продуктов переработки нефти, вовсе не обязательно оказываются каким-либо образом вредны для благополучия окружающей среды.
Это может звучать парадоксом, но продукт современного химического производства, где соблюдаются все требования безопасности, может быть в итоге сделан со значительно большим бережным вниманием к природе, чем, например, старые добрые опилки, изготовление которых, даже с учетом того, что они, по сути, являются побочным продуктом переработки леса, потребовало огромного расхода электроэнергии.
Еще не так давно к зарубежным изготовителям теплоизоляционных материалов на полимерной основе активно предъявляли претензии природозащитники – их беспокоило избыточное выделение в атмосферу вредных газов. Прислушавшись к протестам «зеленых», европейские производители нашли способы свести проблему к минимуму. Те же стандарты производства сегодня внедряются и в России, где отрасль производства полимерных утеплителей в целом является куда более молодой, вследствие чего имеет возможность пользоваться опытом предшественников и их готовыми наработками.
Позитивное влияние теплоизоляции на экологическую обстановку оценивают, прежде всего, с той точки зрения, насколько она помогает сократить выбросы в атмосферу углекислого газа. Механизм прост: качественное утепление значительно уменьшает потребность в топливе для обогрева помещений, в результате горения которого в атмосферу выбрасывается углекислый газ – где бы процесс этого самого горения ни происходил: в домашнем отопительном котле или на ближайшей ТЭЦ.
Эффективность утеплителя завязана, прежде всего, на теплопроводности, которой обладает тот или иной материал. Чем этот показатель ниже – тем лучше изоляция, тем больше тепла удается сохранить и использовать по назначению. Так, например, в России не так давно появился и пока остается вне конкуренции полиуретановый утеплитель PIR (жесткий плитный материал на основе вспененного полиизоцианурата) –теплопроводность изделий марки PIRRO производства компании PirroGroup составляет всего лишь 0,021 Вт/м·К (для сравнения: у минераловатных утеплителей – примерно 0,039, у полистирольных – в среднем 0,037 Вт/м·К). Соответственно, и в плане энергоэффективности разница между PIR и традиционными материалами будет составлять примерно 150-250%.
Безопасность в эксплуатации
Сокращение выбросов углерода в атмосферу – критерий важнейший, но не единственный: при подборе и установке экологически чистого утеплителя важно не только принести пользу природе одним образом, но и не навредить каким-нибудь другим. А значит, материал должен быть максимально безопасен во всех возможных смыслах, причем как в процессе рутинной эксплуатации, так и в экстремальных случаях – например, при возгорании.
Между тем, некоторые волокнистые утеплители содержат в своем составе вредные для живых организмов вещества – такие как фенол и формальдегид. Существуют исследования, согласно которым вспененный полистирол, в народе более известный как «шариковый» пенопласт, способен выделять в воздух опасные соединения уже при достаточном нагреве, а при горении он и вовсе испускает ядовитый дым.
К наиболее химически стабильным полимерным материалам фабричного производства можно отнести современный полиуретановый утеплитель PIR – протекание всех реакций завершается еще в процессе производства плит, и новые не запускаются даже под воздействием распространенных катализаторов, таких как повышение температуры или влажности. Таким образом, можно не опасаться, что в процессе эксплуатации PIR-плиты вдруг начнут наносить вред окружающей среде или здоровью жильцов утепленного ими дома.
Возможность вторичной переработки / утилизации
Как и собственно «зеленое» строительство, в российских масштабах вторпереработка еще не достигла расцвета, но все предпосылки к этому имеются. Нелишним будет вспомнить, что и в «просвещенной» Европе, которая сегодня является для нас примером, все делалось не сразу и не вдруг – просто они раньше задумались над вопросом. «У них» большинство распространенных утеплителей, в том числе PIR, относятся к классу перерабатываемых, и есть вероятность, что и этот опыт Россия вскоре сможет перенять.
А пока позитивную роль может сыграть долговечность некоторых современных утеплителей. Например, если говорить о тех же PIR-плитах, то в случае с ними возможности вторпереработки могут понадобиться потребителю лишь через 50 и более лет – именно столько в среднем составляет срок службы полиуретановой теплоизоляции*. Это в 5-10 раз больше, чем демонстрируют, например, волокнистые утеплители в реальных условиях эксплуатации. PIR имеет плотную и жесткую структуру, устойчивую к сжатию и гравитационному воздействию, он не боится влаги и рассчитан на широкий диапазон температур. Все это способствует сохранению с течением времени изначальных физико-механических характеристик материала, и качество утепления им с годами не падает – соответственно, остается на прежнем высоком уровне и энергоэффективность.
*В случае необходимости PIR-плиты можно использовать повторно для утепления другого объекта. Для этого теплоизоляционный слой следует аккуратно демонтировать и установить плиты на новое место с соблюдением рекомендаций по монтажу, выданных производителем.
Источник
5 мифов об экологичности строительных материалов
Согласно данным всероссийского центра изучения общественного мнения (ВЦИОМ), в рейтинге важнейших факторов, которые определяют качество жизни, россияне традиционно ставят здоровье на первое место.
При этом на протяжении последних трех лет приоритеты остаются неизменными. ТОП-4 составляющих качества жизни для россиян: здоровье, безопасность, стабильный заработок и экология, которая напрямую влияет на здоровье.
Что такое экология? Согласно Википедии, экология — это наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.
Однако, рассуждая об экологии строительных материалов в целом или утеплителей в частности, в интернете часто смешиваются совершенно разные по смыслу понятия, которые не всегда говорят об экологичности: влагостойкость, горючесть, грамотный монтаж и так далее. В то время как экологичность — это способность положительно, нейтрально или отрицательно влиять на окружающую среду и человека.
Из всех мифов и иллюзий об экологичности строительных материалов можно выделить 5 основных.
Миф 1
Материал должен быть натуральным
Как трава или солома. Как дерево. Или как воздух? Мы считаем, что все природное — это хорошо, а синтетическое — плохо. Но, по большому счету, любое природное — это сочетание химических элементов. В глине мы обнаружим оксиды кремния и алюминия, основные органические компоненты древесины — высокомолекулярные соединения, полимеры.
Далеко не каждый эколог, каким бы отчаянным он ни был, сможет найти нужное количество тюков соломы подходящего качества для строительства дома.
Далеко не у каждого участка поблизости стонет лесопилка, на которой громоздятся горы экологичных опилок, которые каким-то образом надо перевезти и превратить в стройматериал.
С другой стороны, наша жизнь уже давно вышла за пределы несомненно экологичных землянок, лаптей и запряженных лошадьми повозок.
Каждый день мы соприкасаемся с новыми современными материалами, в том числе пластичным полиуретаном, который хоть и создан не из травы или дерева — существует технология его производства из воздуха, но об этом ниже — но несказанно удобнее.
Мы сидим на диванах из эластичного пенополиуретана, надеваем кроссовки и куртки, крутим руль, играем с футбольным мячом, носим импланты и даже рассчитываемся купюрами, выпущенными к Чемпионату мира по футболу — из полимеров.
Полиуретан и его улучшенная версия, ПИР, отлично подходит и для строительства и утепления всевозможных помещений от балкона до бани, обладая самым низким коэффициентом теплопроводности из всех известных на сегодняшний день утеплителей: 0,022 Вт/м2*К.
Из чего делается ПИР? Из полиола и изоцианата. При высокой температуре избыточный изоцианат вступает в реакцию с самим собой, образуя более прочные и устойчивые комплексы.
Из чего делаются полиолы? Изначально из нефтепродуктов, а в последнее время все больше и больше из органических материалов: растительных масел. Подсолнечного, соевого, рапсового или касторового.
Технология получения полиолов из масел появилась еще в 1950-х годах, а сегодня разработана и применяется еще одна технология получения полиэфиров: из углекислого газа, СО2.
В промышленных количествах CO2 получают из дымовых газов, или как побочный продукт химических процессов, например, при разложении природных карбонатов. Или алкоголя.
Таким образом, ПИР на проверку тоже оказывается натуральным. И удобным в эксплуатации: весит мало, устанавливается просто, служит долго.
И, что немаловажно, Минздрав разрешил применять его в жилых зданиях в приказе № 07/6-561 от 26.12.86. ПИР имеет и экспертное заключение Роспотребнадзора о соответствии санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям, которые обязательны для всей полимеросодержащей строительной продукции.
«Показатель экологичности в настоящее время — одна из важнейших характеристик объектов недвижимости. Особенно это касается жилья высокой ценовой категории или офисов представительского класса,
— говорит исполнительный директор Ассоциации производителей панелей из ППУ (НАППАН) Алексей Горохов.
— Да и кому не хочется вообще быть уверенными, что живем и работаем в экологически безопасном доме? Все материалы, используемые при строительстве, должны иметь экспертное заключение о санитарно-гигиенической безопасности. Мы гарантируем, что наша продукция абсолютно безопасна даже в экстремальных условиях — наши материалы испытаны от минус 140 до плюс 140 градусов. И даже при очень высоких температурах все показатели в десятки и сотни раз меньше установленных ПДК. Сегодня PIR благодаря своим свойствам — один из самых популярных материалов для строительства бань и саун: не выделяет вредных веществ даже при нагревании, абсолютно не боится влаги, требуется минимальная толщина, а покрытие из алюминиевой фольги обеспечивает абсолютно рекордную энергоэффективность».
Миф 2
Из так называемых экологических материалов не выделяются вредные вещества
К сожалению, таких материалов почти нет. Из оконных рам выделяется хлор. Из красок, лаков и клеев, которые обязательно сопровождают любой хоть самый натуральный материал, — летучие вещества этилбензол, ацетон, толуол и так далее. Защитные составы, пропитки для деревянного бруса изобилуют органическими ядами, потому что созданы именно для того, чтобы убивать неправильные бактерии и микроорганизмы.
Главная причина, почему мы используем все эти материалы, в том, что концентрация вредных веществ в воздухе настолько мизерная, что не влияет на здоровье человека.
В Европе проводилось множество испытаний на выделения из пенополиуретановой пены, и ни в одном из них не обнаружены канцерогенные, мутагенные или репротоксичные вещества. Напротив, уровень выделения летучих органических соединений из так называемых природных изоляционных материалов более чем в 100 раз превысил уровень выделения из пенополиуретана.
В то же время помещения с экологически именуемой минеральной или каменной ватой могут иметь повышенные уровни формальдегида. В Википедии описан характерный случай с микрорайоном «Усольский-2» около пермского города Березняки.
Считается, что минеральные волокна могут представлять опасность, если их длина превышает 5 микрон, диаметр меньше 3 микрон и соотношение длины к диаметру 3:1.Такие волокна, попадая в легкие, могут стать причиной онкологических заболеваний.
Согласно немецкому стандарту TRGS 905, стеклянным и каменным волокнам присваивается индекс KI, свидетельствующий о степени их онкологической опасности. Необходимость такого индекса обусловлена химическим составом материала, основой которого являются оксиды с различной степенью растворимости. Волокна с индексом KI меньше 30 считаются опасными, при KI между 30 и 40 возможность рака не исключается, при значениях равных и больше 40 канцерогенез исключается. Поэтому внимательно смотрите на упаковку минеральной ваты.
Миф 3
Зеленый дом должен дышать
Как ни удивительно, но физической характеристики «возможность дышать» у зданий просто нет. Чаще всего, говоря о дыхании здания, имеется в виду вывод влаги, которая не должна конденсироваться на стенах или других поверхностях.
Для объяснения этого физического процесса существует понятие паропроницаемость, то есть, вновь обратимся к Википедии, способность материала пропускать или задерживать пар. В итоге дом необходимо утеплить таким образом, чтобы не допустить образования избыточной влажности, которая может привести к появлению плесени, грибка и вредоносных микроорганизмов. И обеспечить воздухообмен с помощью вентиляции.
А теплоизоляция отвечает за то, чтобы из дома не улетучивались прохладный воздух оетом и теплый — зимой. Теплоизоляция создает комфортные условия внутри помещения, экономит затраты на отопление или охлаждение и улучшает качество воздуха, которым дышите вы, а не ваш дом. А чтобы конденсат не накапливался внутри стены и крыши, необходимо правильно определять толщину теплоизоляции. Это относится ко всем видам теплоизоляционных материалов.
Миф 4
Материал не теряет в экологичности, если его необходимо обновлять
Экологичность — комплексное понятие, которое рассматривает весь жизненный цикл продукта.От производства через транспортировку и эксплуатацию к утилизации.
Мы уже говорили о том, что полиолы могут производиться из растительного сырья или углекислого газа, а что касается срока эксплуатации, то за 50 лет пенополиуретан может сэкономить как минимум в 100 раз больше энергии, чем требуется для его производства. А если срок службы здания 50 лет и через 30 лет потребуется заменить теплоизоляцию, то нагрузка на окружающую среду удвоится: ведь дом придется утеплять дважды.
Что касается транспортной составляющей в экологическом следе производства, то 100 мм ПИРа утепляют так же эффективно, как 260 мм панелей с минераловатным наполнителем или стена из кирпича толщиной 1,68 метра. Несложно подсчитать, насколько меньше понадобится транспорта, чтобы перевезти пенополиуретановый утеплитель.
Таблица 1
Соотношение теплопроводности, требуемого объема, толщины и веса строительного материала
Илья Данилов, ведущий специалист группы Технической поддержки ООО «ПирроГрупп»:
«В современном мире ключевую роль в создании среды обитания человека играют искусственные материалы. В настоящее время только они способны удовлетворить все потребности человечества, в том числе и в строительной отрасли. Не является исключением и строительная теплоизоляция — почти все виды утеплителей имеют не природное происхождение.
В то же время критерием экологичности утеплителя следует считать не только интуитивно понятное нейтральное влияние на человека (прямой контакт с материалом или выделение вредных веществ), но и уровень воздействия на среду, окружающую человека. Это и воздействие на природные экосистемы при добыче сырья, и количество энергии для изготовления материала, и воздействие на среду, окружающую человека, при утилизации материала.
PIR-изоляция в полной мере соответствует этим критериям. Она положительно влияет на качество жизни людей благодаря своей теплоизолирующей способности и большой долговечности».
Выяснилось, что теплопроводность образца изменилась незначительно и составила 0,0272 Вт/(м*К) при незначительном уменьшении толщины с 60 до 59,05 мм.
Что касается отходов производства и повторного использования ПИРа, то неподходящий для стандартной эксплуатации полиуретан можно использовать в качестве основы для оконных рам, перегородок, дверей, столешниц и даже корабельной мебели и высокоскоростных поездов. Потому что полиуретан в любом состоянии сохраняет свои свойства: не гниет, устойчив к плесени и влаге.
К этому же мифу можно отнести иллюзию дороговизны. Действительно, в момент покупки ПИР стоит дороже других утеплителей. Однако если посчитать, во что обойдется отопление, стоимость замены популярных и якобы экологичных утеплителей, когда они осыпятся или наберут воду, прикинуть полезную площадь, которая образуется за счет использования более тонкого ПИРа и попытаться оценить комфорт от раз и навсегда решенной проблемы, то стоимость окажется сопоставимой с более дешевыми материалами, а в ряде случаев окажется еще ниже.
Говорит Илья Евдокимов, заведующий R&D центром «ПрофХолод»:
«Экологичность утеплителя ПИР можно сравнить с экологичностью эластичного ППУ, всем известного «поролона», используемого при производстве матрасов. «Поролон», состоящий из открытых ячеек, сжимается при приложении нагрузки, а после приобретает первоначальную форму. ПИР — жесткий пенополиуретан, упругость которого незначительна. По сравнению с «поролоном» ПИР состоит из закрытых ячеек, в которых не происходит конвекции воздуха. ПИР обладает высокой прочностью и может разрушаться только при значительной нагрузке, например, при ударе молотом.
При таком разрушении вспениватель, в нашем случае это углеводород пентан, действительно высвободится из ячеек, однако все показатели экологичности останутся в норме. Предельно допустимая концентрация (ПДК) пентана в помещении — 300 мг/м3. Возьмем панель толщиной 100 мм, шириной 1185 мм.
Среднестатистический диаметр ячейки 40 мкм. Получаем, что при разрезе панели разрушается 2666 ячеек. Одна ячейка содержит не более 0,13 нанометров3 газа. Чтобы достигнуть ПДК, необходимо сломать 1382 панели в невентилируемом помещении объемом 100 м3. Добиться таких условий в жизни невозможно.
Диффузия вспенивателя происходит обычно в течение десятков лет. При этом ячейки не разрушаются, и количество освобожденного вспенивателя статистически стремится к нулю.
Кроме того, благодаря закрытым ячейкам, материал не задерживает влагу, тем самым исключает появление и развитие бактерий и грибов».
По данным британских специалистов, на обогрев дома уходит 78% всей потребляемой электроэнергии. 11% приходится на подогрев воды, 7% на другие электроприборы и лишь 4% (!) на освещение.
Так что даже если вы замените все лампы на светодиодные, но поставите два телевизора вместо одного, то ваша экономия принесет мизерный результат. В то время как теплоизоляция дома ПИРом с коэффициентом теплопроводности 0,022 сэкономит вам расходы на отопление и или обогрев.
В Великобритании, по подсчетам специалистов, улучшенная теплоизоляция дома позволяет экономить в год порядка 400 фунтов или 33 тысячи рублей. В нашей стране стремительными темпами растут цены только на бензин, поэтому суммы коммунальных платежей, конечно, меньше. Пока. Но тем не менее.
Действительно, в некоторых областях строительства натуральные материалы, кирпич, камень, дерево, иусловно натуральные, как бетон, незаменимы. Целиком из современных материалов пока сложно или невозможно построить многоэтажные дома или мосты. Однако с точки зрения утепления, скорости постройки и легкости монтажа ПИР — отличный выбор. Особенно если вы заботитесь об экологии.
Материал подготовлен при участии экспертов Ассоциации «НАППАН»
Источник