Скачать PDF

Примечание. Информация, представленная здесь и в сопроводительном документе в формате PDF, предназначена для лучшего понимания науки и физики того, как здания работают так, чтобы мы можем заставить их работать лучше, обеспечивая более стабильные, долговечные и эффективные здания. Эта информация НЕ предназначена для поддержки конкретного продукта или компании.

Распыляемая на месте полиизоциануратная (полиуретановая) пена является высокоэффективным строительным материалом.Аэрозольная пена в основном используется в качестве изоляционного материала. При установке пена расширяется на месте и заполняет вокруг водопровода, проводки и других препятствий в каркасе. Только по этой причине распыляемая пена часто превосходит изоляцию ватина. Другие характеристики пены, как описано ниже, обеспечивают дополнительные преимущества.

Распылительная пена, используемая в строительстве зданий, обычно бывает двух видов: пена низкой плотности или с открытыми порами, и пена высокой плотности с закрытыми порами. Из-за различных физических свойств и состава эти две пены не могут быть заменены.Пена с открытыми порами лучше в некоторых ситуациях, чем пена с закрытыми порами и наоборот.

Влагопроницаемость: Пена с открытыми порами описывается как влагопроницаемая. Другими словами, некоторые водяные пары могут проходить через пену при правильных условиях. Напротив, пена с закрытыми порами считается влагонепроницаемой или водонепроницаемой. Вода не будет легко проходить через эту пену. Для сравнения, стекловолокно и целлюлозная изоляция считаются очень влагопроницаемыми.Крафт-покрытие на некоторых изоляционных покрытиях имеет примерно такую ​​же влагопроницаемость, что и пенопласт с открытыми ячейками, но при неправильной установке влага будет перемещаться вокруг или даже через эту облицовку.

Воздухопроницаемость: Обе пены практически воздухонепроницаемы. (Как и фанера, OSB и гипсокартон.) При гораздо меньшей толщине, чем обычно устанавливается в зданиях, никакой заметный воздух не пройдет через любую пену. Для сравнения, воздух будет легко проходить через стеклопластиковые отсеки и продуваемую изоляцию.Системы с высокой плотностью, такие как изоляция из стекловолокна и целлюлозы с раздувом, имеют меньшую воздухопроницаемость, чем бэттеры, но все же намного более воздухопроницаемые, чем пенопласт.

Для материала, который следует называть «воздухонепроницаемым», максимальная скорость утечки при перепаде давления 75 Паскалей (Па) составляет 0,02 литра в секунду на квадратный метр. (0,02 л / с-м2) Воздухопроницаемость изоляционного материала измеряется с использованием стандарта ASTM E 283, как указано в разделе R806.4.2 IRC 2006 года (Международный кодекс жилого фонда).ASTM E 283 - это стандартный метод испытаний для определения скорости утечки воздуха через внешние окна, навесные стены и двери при заданных перепадах давления по всему образцу. Для сравнения, воздухопроницаемость обшивки фанеры 3/8 ″ составляет 0,0067 л / с * м2 при 75 Па. Некоторые пены с открытыми порами измеряют при 0,009 л / с * м2 при 75 Па при толщине 3,5 дюйма. Пена с закрытыми порами менее проницаема.

Но каковы последствия? При простом подходе дом со стенами высотой 8 футов, шириной 24 фута и длиной 60 футов может иметь площадь изолированных стен 1200 кв. Футов (или, может быть, 114 кв. Метров).) Воздух будет вытекать только в половине этой области (потому что он вытекает в другую половину). В течение часа в этот дом просочится около 65 кубических футов со скоростью 0,009 л / с-м2. (И это когда ветер дует со скоростью 25 миль в час. Таким образом, мы реально протекаем, может быть, треть этого при нормальных условиях.) Мы хотим, чтобы утечка в доме составляла около 1/3 смены воздуха в час, или в нашем примере дом, 3840 кубических футов в час. Пена с открытыми или закрытыми ячейками сделает утечку воздуха через пену незначительной.

Тепловой поток: Одним из показателей эффективности изоляции является ее сопротивление тепловому потоку.Это сопротивление указывается в числе, называемом значением «R». Строительные нормы и правила обычно требуют утепления стен R-13. Таким образом, стекловолоконные брусы рассчитаны на R-13 при толщине 3 ½ ”, которая является толщиной типичной стены. (Или наоборот? В действительности, стекловолокно толщиной 3 ½ ”экономически невозможно изготовить намного лучше, чем R-13, поэтому коды действительно были написаны для устранения этого ограничения.) Открытая ячейка пена имеет аналогичное значение R около 3,6 на дюйм. Для установки 3 ½ ”это будет R-12.6 или номинальный R-13. Для пенопласта с закрытыми порами его R-значение ближе к 7 на дюйм. При установке в стенах обычно используется от 1 ½ до 2 дюймов закрытой ячейки, что обеспечивает R-значение вблизи R-13.

R-значение - это измерение сопротивления тепловому потоку через вещество, или то, что с научной точки зрения называется теплопередачей с кондуктивностью. В этом случае вещество является изоляцией. Два других метода теплопередачи встречаются в зданиях. Один имеет дело с движением воздуха и называется конвекционным теплообменом.Воздух, содержащий тепло, может проходить через пористый материал и уносить это тепло с собой. Поскольку стекловолокно и целлюлоза в некоторой степени пористы для движения воздуха (воздухопроницаемы), некоторое тепло может проникать в здание или выходить из него при движении воздуха через изоляцию.

Другой тип теплопередачи с воздушным потоком, который происходит в пористой изоляции, называется «конвективным циклом», когда воздух движется только внутри изоляции, а не через изоляцию от одной стороны к другой. Эта петля вызвана тем, что теплый воздух имеет тенденцию повышаться, и холодный воздух падает.Разница температур между верхними частями стен и нижними частями или внутренней поверхностью по сравнению с внешней поверхностью стены может вызвать такую ​​форму теплопередачи. Воздухонепроницаемая изоляция, такая как распыляемая пена, устраняет конвективный теплообмен. Эта характеристика позволяет R-13 из распыляемой пены превосходить R-13 по стекловолоконной или целлюлозной изоляции.

Третьей формой теплопередачи является поток лучистой энергии. Горячая поверхность может передавать энергию более холодной поверхности через открытое пространство.Этот режим теплопередачи можно почувствовать, стоя перед огнем. Никакой проводимости не происходит, потому что вы не касаетесь огня. Конвективный теплообмен не приводит к тому, что ваша передняя часть нагревается, а спина остается холодной, потому что нагретый воздух обычно поднимается по дымоходу. Энергия, «излучаемая» от огня, движется через пространство, чтобы согреть вас и другие предметы и поверхности вокруг вас. Пены, а также другие теплоизоляционные материалы могут влиять на поток лучистого тепла при правильном размещении. Но пенопласты можно использовать в местах и ​​в условиях, когда нельзя использовать другие виды изоляции, и они могут значительно снизить лучистую теплопередачу.

Поток тепла и влаги: В строительстве зданий важно контролировать поток тепла, воздуха и влаги. Тепловой поток обычно контролируется изоляцией. Контроль теплового потока важен для контроля комфорта в помещении и затрат на электроэнергию. Второстепенное, но важное соображение при управлении тепловым потоком заключается в контроле температуры поверхностей в оболочке здания. Этот аспект будет обсуждаться более подробно в следующих параграфах.

Контроль воздушного потока важен, потому что воздух содержит загрязняющие вещества, пыль, грязь, тепло (или холод) и влагу.Управление воздушным потоком обычно выполняется с помощью конопаток, лент и оберток. Во многих публикациях рассказывается о деталях и методах герметизации зданий. Многие из них показывают, как герметизировать внешнюю часть здания или внутреннюю часть здания (например, воздухонепроницаемую гипсокартонную систему). Эти методы предназначены для предотвращения попадания воздуха с одной стороны стены на другую через воздухопроницаемую изоляцию.

Контроль влажности до недавнего времени игнорировался. Это случилось, но мы справились с этим, только если смогли найти утечку.Теперь, когда мы лучше понимаем взаимосвязь между воздухом и водой, водой и грибами, а также озабоченность грибами (плесенью) и здоровьем, большая часть строительной индустрии работает над решением потенциальных проблем. За последние несколько лет в отрасли появились строительные материалы с различной влагопроницаемостью, такие как синтетические подстилающие кровли и обертки, «дренажные плоскости», осушители, «термидистаты» и системы вентиляции с рекуперацией энергии. Эти материалы и системы помогают не допускать попадания воды или помогают справляться с ней после ее попадания.

Влажный воздух: В зданиях в условиях теплого и влажного климата обычно влияют две формы влаги: жидкость и пар. Распространенными источниками жидкой воды являются утечки в кровле и сантехнике, утечки вокруг окон и дверей и конденсация. Распространенными источниками водяного пара являются воздух, сушилки для белья, купание и другие семейные мероприятия. В этих случаях жидкая вода превращается в газ, где она может свободно перемещаться через запланированные и незапланированные отверстия в зданиях.

Воздух, как мы его знаем, содержит немного влаги.Феномен «влажного» воздуха заключается в том, что количество влаги, которое может удерживать воздух, зависит от температуры воздуха. Когда воздух нагревается, он может удерживать больше влаги. Поскольку воздух охлаждается, он может удерживать меньше влаги. Количество влаги, которую удерживает воздух, обычно определяется как «относительная влажность» или относительное количество, которое он удерживает, по сравнению с максимальным количеством, которое он может удерживать при этой температуре. Например, воздух при 70 градусах и относительной влажности 50% удерживает 50% влаги, которую воздух может удерживать при 70 градусах.Воздух на 100% насыщен и не может удерживать больше влаги.

Когда воздух охлаждается, его способность удерживать влагу уменьшается, и его относительная влажность увеличивается. При достаточном охлаждении он достигает 100% относительной влажности и становится насыщенным. При дальнейшем охлаждении водяной пар превращается в жидкую воду; это становится конденсатом. (Кондиционер помогает осушить воздух, потому что он охлаждает воздух ниже температуры конденсации или точки росы, а также конденсирует часть воды из воздуха.)

Грибкам, нуждающимся в распаде, требуется жидкая вода.Плесени и плесени, как правило, нуждаются в влажности выше 80%. Если утечек в сантехнике и кровле недостаточно, чтобы беспокоиться о них, конденсат также может обеспечить жидкую воду, необходимую для возникновения проблем. Даже без жидкой воды высокая относительная влажность может привести к росту плесени.

В зданиях холодные поверхности, подверженные воздействию теплого и влажного воздуха, могут привести к образованию конденсата и высокой относительной влажности. Зимой теплый воздух может вытекать наружу, контактировать с холодными наружными материалами и конденсироваться. Летом теплый влажный наружный воздух может просачиваться и конденсироваться или повышать относительную влажность вблизи холодных кондиционированных поверхностей.

В Южной Каролине точка росы или температура конденсации наружного летнего воздуха колеблется от около 72 ° F в районе Гринвилля до около 75 ° F вдоль побережья. Если этот воздух просачивается в здание, охлаждаемое кондиционерами ниже точки росы, возможны конденсация, плесень и разрушение. Чтобы справиться с этой возможностью, воздушный поток должен быть максимально остановлен, поверхности должны быть теплыми, а предметы, которые намокнут, должны быть в состоянии высохнуть.

Здания и строительные материалы промокнут.Чтобы предотвратить грибковые проблемы, они должны быстро высохнуть. Камины, отсутствие кондиционеров, протекающие стены и окна, а также отсутствие изоляции фактически помогли историческим зданиям сравнительно быстро высохнуть. С появлением более плотных зданий, сантехники в помещениях, кондиционирования воздуха и утепления здания подвергались воздействию большего количества влаги и более медленных условий сушки. Контроль влажности сейчас важнее, чем когда-либо.

Использование аэрозольной пены в строительстве.

Аэрозольная пена является превосходным изолирующим продуктом.Он расширяется по мере его установки и заполняет полости стен лучше, чем ватные диски. Аэрозольная пена не сжимается вокруг препятствий или во время установки, иначе биты теряют изоляционную ценность. Распылительная пена не допускает движения воздуха, поэтому утечки воздуха и конвективного зацикливания не происходит. И открытая, и закрытая ячейка могут выполнять эти функции примерно одинаково. Обе пены обеспечивают лучшую теплоизоляцию и помогают согревать теплые поверхности, а холодные - холоднее.

Когда речь заходит о влаге, различия между пеной с открытыми и закрытыми порами становятся важными.Упрощенное первоначальное отличие состоит в том, что пена с открытыми ячейками лучше подходит для использования против материалов, которые могут быть повреждены водой, и что пена с закрытыми ячейками лучше подходит для использования против материалов, не подверженных воздействию воды.

Несмотря на то, что пена с открытыми порами считается воздухонепроницаемой, она является влагопроницаемой. В условиях, когда теплый влажный воздух может контактировать с очень низкой влагопроницаемой или очень холодной поверхностью, достаточное количество влаги может проходить сквозь пену и конденсироваться на поверхности.Примерами такой ситуации являются воздуховоды переменного тока в вентилируемых помещениях для ползания или стены с виниловыми обоями. В обеих ситуациях влага не может свободно проходить через систему с приемлемой скоростью и накапливается до вредного уровня. Воздуховоды могут быть покрыты пеной с закрытыми порами, чтобы разрешить ситуацию, так как материал воздуховода, как правило, не будет поврежден водой, но стены, вероятно, не могут быть зафиксированы пеной с закрытыми порами. (Виниловые обои - плохая новость на юге, и для того, чтобы они работали нормально, необходимо иметь очень сложные детали.)

В деревянных каркасных конструкциях на юге большая часть высыхания здания происходит внутри. По этой причине все внутри внешнего погодного слоя должно быть влагопроницаемым. Пена с открытыми порами хорошо подходит для этого применения. Пена с закрытыми порами не имеет. Если внутренняя оболочка используется с закрытыми порами, и оболочка намокает, она не может достаточно быстро высохнуть наружу, чтобы предотвратить проблемы. Обшивка может сгнить, прежде чем возникнут какие-либо проблемы с водой. То же самое относится и к чердакам: пена с открытыми порами хорошо наносится на нижнюю часть обшивки крыши, а с закрытыми порами - нет.Закрытая камера может предотвратить утечку воды до тех пор, пока не будет разрушена оболочка.

Я лично был свидетелем утечки, происходящей над пеной с открытыми порами. Вода сидела на поверхности ниже пены, и пена была покрыта каплями. Я действительно думал, что труба под пеной протекла и брызнула воду на пену. Но когда я начал отслеживать утечку, я понял, что пена была пропитана в области диаметром около 8 дюймов. Покопавшись, я обнаружил утечку. Если бы это была пена с закрытыми порами, для обнаружения утечки потребовалось бы значительно больше времени.

Пена с закрытыми порами может успешно использоваться снаружи деревянной каркасной конструкции. Например, пенопласт с закрытыми порами может быть нанесен на наружную обшивку крыши для создания водостойкой, хорошо изолированной кровельной системы. В этом случае пена действует как водостойкий барьер, в то время как древесная оболочка все еще способна высыхать изнутри по мере необходимости. (Тем не менее, обратите внимание, что даже в этой ситуации пену необходимо защищать от непогоды с помощью какого-либо атмосферостойкого материала.)

Пена с закрытыми порами также может быть успешно использована против кирпича, камня и бетона.Эти предметы обычно не пострадали от воды. Пена с закрытыми порами также может быть применена на внутренней стороне металлического сайдинга и кровли. (Пена с открытыми порами может также использоваться в этих ситуациях в холодном климате.) Против водопроницаемых материалов, таких как кирпич или блок, пена с закрытыми порами может использоваться для обеспечения водонепроницаемого внутреннего покрытия. Это может быть полезно в подвалах или над фундаментными блоками, где внешняя гидроизоляция невозможна. (В ситуациях, когда внешняя поверхность достаточно водонепроницаема, на внутренней стороне этих стен можно использовать пенопласт с открытыми порами.)

Места для сканирования: Места для распыления пены и сканирования могут работать, но существуют некоторые ограничения и проблемы. Условия в вентилируемом помещении для ползания обычно более влажные, чем на воздухе. Таким образом, точки росы выше. В результате этих высоких точек росы в вентилируемых помещениях для ползания преобладают проблемы с распадом и грибками. Полы над помещениями для сканирования должны быть защищены от воздуха и влаги в помещении для сканирования. Для этого можно использовать аэрозольную пену, хотя штрафы могут быть серьезными.Если для изоляции пола используется пена с открытыми порами (или другая влагопроницаемая изоляция), низкие внутренние температуры и непроницаемые напольные покрытия могут привести к проблемам с полом. Конденсация может происходить под виниловыми полами, что приводит к росту и разрушению грибков. Паркетные полы могут чашку или пряжку.

Если пена с закрытыми порами используется для изоляции пола в пространстве для ползания, любые внутренние утечки воды потребуют удаления настила. Вода не сможет стекать через пол в пространство для ползания, и оболочка не может высохнуть в пространстве для ползания.Кроме того, поскольку пенопласт с закрытыми порами чрезвычайно трудно удалить, временное удаление для облегчения сушки и ремонта не является возможным вариантом.

В дополнение к вышеупомянутым проблемам и проблемам с изоляционными полами в местах для ползания, возможны дополнительные эффекты. Любые балки и секции балок, обнаженные под пеной, не защищены от воздействия пространства для сканирования и, вероятно, будут подвержены образованию плесени и гниению. Воздуховоды и оборудование переменного тока в пространстве для ползания также могут испытывать конденсацию и другие проблемы с влажностью.

По этим и другим причинам, места для сканирования на юго-востоке должны быть вентилируемыми и полуобусловленными. Здесь полукондиционирование означает, что уровень влажности контролируется. С внутренней стороны стен фундамента можно использовать пенопласт с закрытыми порами для изоляции и гидроизоляции фундамента (хотя внешняя гидроизоляция более эффективна). На стенах фундамента можно использовать другие типы изоляции, если предусмотрены достаточные детали гидроизоляции и герметизации. С изоляцией стен фундамента, изоляция пола становится ненужной и даже контрпродуктивной.Воздуховоды должны быть изолированы и герметичны. Как упоминалось ранее, пена с закрытыми порами лучше всего подходит для теплоизоляции воздуховодов, хотя при правильных условиях в помещении для пены пена с открытыми порами может работать хорошо.

Таким образом, распылительная пена является высокоэффективным изоляционным материалом, который также обеспечивает другие преимущества для здания и его обитателей. Благодаря своей способности полностью заполнять пустоты и полости, а также своим характеристикам проницаемости для воздуха и влаги, распыляемая пена является эффективным материалом для регулирования потока тепла, воздуха и влаги в здании.Аэрозольная пена является одним из лучших компонентов для обеспечения экологического разделения, критически важного для правильной работы зданий.

Пена с открытыми порами используется внутри материалов, которые могут быть повреждены водой. Открытая ячейка превосходна в стенах и под кровлей. Пена с открытыми порами может хорошо работать под полами в помещениях с кондиционерами. Пену с открытыми порами не следует использовать против непроницаемых для влаги поверхностей, которые подвергаются воздействию воздуха с высокой точкой росы (например, воздуховодов), низкопроницаемых полов в местах с повышенной влажностью или против влажных поверхностей, таких как стены подвала.

Пена с закрытыми порами используется для металла, кирпича и кладки. Пена с закрытыми порами также может эффективно использоваться на внешней стороне деревянной обшивки или другого материала, который обладает способностью и должен высыхать изнутри. Пена с закрытыми порами не должна использоваться внутри деревянных материалов или под деревянными полами.

Для получения дополнительной информации о конкретном продукте, который вы хотите использовать, свяжитесь с производителем.