Як впливає основний склад дверей із деревно-полімерного композиту (WPC) на їхні теплоізоляційні характеристики?

Що насправді знаходиться всередині серцевини дверей із WPC

Серцевина дверей із WPC — це не один матеріал. Це інженерний композит, що поєднує дерев’яне волокно або дерев’яне борошно з термопластичним матричним матеріалом, зазвичай ПВХ, а також набором пінотворних агентів, стабілізаторів і допоміжних речовин для переробки. Під час екструзії або гарячого пресування пінотворні агенти утворюють мікроклітинну структуру всередині суміші ПВХ і деревини. Розмір клітин, їхнє розподілення та співвідношення закритих і відкритих клітин визначають, як теплова енергія поширюється через матеріал. Серцевина з густими, товстими стінками клітин і мінімальною кількістю повітряних порожнин передає тепло легше. Серцевина з дрібними, рівномірно розподіленими закритими клітинами утримує повітря в мільйонах крихітних порожнин, а нерухоме повітря є поганим провідником тепла.

Вміст деревної муки збільшує жорсткість і надає природне відчуття, але також впливає на теплову поведінку. Сама деревина має коефіцієнт теплопровідності приблизно 0,12–0,15 Вт/(м·К). Жорсткий ПВХ має значення близько 0,19. При поєднанні цих двох матеріалів і подальшому піненні отриманий композит може досягати коефіцієнтів теплопровідності в діапазоні 0,05–0,09, залежно від щільності піни та морфології пор.

Теплопровідність та значуще значення R-коефіцієнта

Ефективність ізоляції зазвичай виражається коефіцієнтом R — показником теплового опору. Чим вищий коефіцієнт R, тим менший тепловий потік. Коефіцієнт R розраховується шляхом ділення товщини матеріалу на його коефіцієнт теплопровідності. Для стандартної дверної полотна товщиною тридцять п’ять міліметрів навіть незначна зміна теплопровідності серцевини призводить до суттєвої зміни загального коефіцієнта R.

У таблиці нижче показано, як склад і щільність серцевини впливають на теплові характеристики дверей із деревно-полімерного композиту (WPC).

Двері з ядром із деревно-полімерного композиту (WPC) низької щільності та високою ступеню піноподібності забезпечують майже на п’ятдесят відсотків більшу теплову опірність порівняно з суцільними дверима з мінімальною піноподібністю такої самої товщини. Ця різниця безпосередньо перекладається в нижчі рахунки за енергію в опалюваних або кондиціонованих приміщеннях, особливо коли двері розділяють кондиціоноване внутрішнє приміщення від некондиціонованого коридору або гаража.

Як співвідношення деревини до пластику та клітинна структура впливають на експлуатаційні характеристики

Співвідношення деревини до ПВХ є критичним параметром формулювання. Збільшення вмісту деревного борошна з двадцяти до сорока відсотків за масою підвищує щільність і, як правило, призводить до утворення грубішої пористої структури, оскільки частинки деревини виступають центрами зародження, що конкурують з пінотворним агентом. Грубіші пори означають більші порожнини, а більші порожнини дозволяють інтенсивніший конвективний тепловий перенос усередині серцевини, частково компенсуючи підвищення теплоізоляційних властивостей за рахунок зростання щільності. Збалансоване формулювання з приблизно тридцятьма відсотками деревного борошна в поєднанні з добре контрольованим екзотермічним пінотворним агентом забезпечує тонку й однорідну діаметральну величину пор у діапазоні від ста до трьохсот мікрон. Цей діапазон розмірів пор достатньо малий для пригнічення внутрішнього повітряного циркуляційного потоку, але водночас забезпечує хорошу механічну міцність.

Шари облицювання з обох сторін дверей також вносять свій вклад. Щільний, не пінний ПВХ-шар-капсула з кожної сторони забезпечує структурну міцність та стійкість до вологи, але трохи знижує загальне значення R, оскільки суцільний ПВХ проводить тепло легше, ніж пінений ПВХ. Виробники, які розуміють цей компроміс, можуть зменшити товщину шару-капсули або використовувати співекструдований АСА-шар облицювання з кращою стійкістю до атмосферних впливів для зовнішніх дверей, не створюючи при цьому значного теплового штрафу.

Спостереження на місці в холодному кліматі

Одна зі шкільних округів у північній провінції замінила внутрішні класні двері в трьох будівлях. Початкові двері були порожнистими сталевими з тонким вставним шаром полістиролу, що забезпечувало значення R, оцінене в 0,25. Замінні двері виготовлені з деревопластового композиту (WPC) і мають серцевину завтовшки 35 мм, що містить формулювання низькощільної піни, подібну до тієї, що наведена в таблиці вище. Облицювання — це співекструдований шар АСА для стійкості до ударів.

Протягом першої зими після встановлення менеджер об’єкта відстежував температуру в коридорах поруч із класними кімнатами. Раніше ці коридори були на чотири–п’ять градусів холоднішими за класні кімнати, оскільки через сталеві двері втрачалося значне тепло. Після встановлення дверей із деревно-полімерного композиту (WPC) температура в коридорах зберігалася в межах одного градуса від заданого значення в класних кімнатах. Споживання енергії округом на опалення зменшилося приблизно на дванадцять відсотків, хоча частина цього покращення також пояснюється покращеними ущільнювачами дверей. Персонал технічного обслуговування також зазначив, що двері суб’єктивно відчувалися теплішими на дотик, що мало значення в школі, де маленькі діти спираються на двері, очікуючи черги.

Інші елементи проектування, які посилюють або зменшують ефективність основного утеплення

Найкраще ядро з композитного деревно-полімерного матеріалу (WPC) втрачає свою перевагу щодо теплової ізоляції, якщо нехтувати дверною рамою та ущільнювальними елементами. Алюмінієва рама без теплового розриву діє як прямий шлях теплопровідності від теплої сторони до холодної. Зазор у один міліметр навколо неправильно встановлених дверей може пропускати стільки повітря, скільки отвір площею п’ятдесят квадратних сантиметрів. Визначення добре ущільненої установки з рамами, заповненими пінопластом, та магнітними або стискними ущільнювачами значно підвищує ефективність ізоляційного ядра.

Фурнітура для дверей також створює теплові мости. Металеве тіло замка або суцільна петля, що проходить по всій висоті дверей, проводить тепло через товщу полотна. Використання фурнітури з термоізоляцією або розміщення термоущільнювача між петлею та полотном дверей зберігає внесок ізоляційного ядра. Саме такі деталі відрізняють двері, які виглядають енергоефективними в технічній специфікації, від тих, що справді забезпечують нижчі витрати на опалення.

Стабільне виробництво ядра та виробничі переваги

Числові показники теплової ефективності в каталозі не мають жодного значення, якщо щільність основи та структура комірок змінюються від партії до партії. Двері, виготовлені на підприємстві, де працює понад п’ятдесят автоматизованих виробничих ліній і щоденно випускається дві тисячі дверей із деревно-полімерного композиту (WPC), мають дані для раннього виявлення відхилень у процесі виробництва. OFWPC, яка власними силами виробляє двері з деревно-полімерного композиту (WPC) та ПВХ-панелі, контролює формулювання продукту — від приймання сировини до фінального пінопроцесу. Така інтеграція означає, що вологість деревної муки — параметр, який непомітно погіршує якість піни, якщо його не контролювати, — вимірюється та коригується ще до надходження матеріалу до екструдера. Для покупців, які вказують значення теплоізоляції у технічному завданні на проект, такий рівень виробничої дисципліни перетворює теплові специфікації з бажань у реальні зобов’язання щодо поставки.