Mineralne materiały termoizolacyjne - rodzaje i charakterystyka

Dobrze zaizolowany termicznie dom to przede wszystkim niskie koszty ogrzewania i korzystny mikroklimat pomieszczeń. Nie ma więc wątpliwości, że trzeba skutecznie izolować wszystkie przegrody zewnętrzne - ściany, podłogi, dach. Pozostaje tylko zdecydować, jakich materiałów termoizolacyjnych powinniśmy użyć do konkretnych zastosowań. Obszar ich wykorzystania musi odpowiadać zaleceniom producenta, gdyż nieodpowiedni dobór nie tylko nie przyniesie spodziewanych efektów, ale może również spowodować poważne szkody.

Mineralne materiały termoizolacyjne - rodzaje i charakterystyka

Najczęściej wykorzystujemy różne odmiany styropianu i wełny mineralnej, ale niekiedy korzystnym rozwiązaniem będzie użycie mniej popularnych materiałów termoizolacyjnych, zwłaszcza, gdy muszą one spełniać również specjalne wymagania.

Z artykułu dowiesz się:
  • Jakie są wymagania dla materiałów termoizolacyjnych?
  • Jakie są produkty pochodzenia mineralnego i ich zastosowanie?

Wymagania dla materiałów termoizolacyjnych

Ze wglądu nas podstawowe zadanie, jakie muszą spełniać czyli izolować cieplnie przegrody budowlane - materiały te powinny więc charakteryzować się możliwie niskim współczynnikiem przewodności cieplnej oznaczanej symbolem λ i wyrażonym w jednostkach W/( m K).

Wartość ta określa, jaka ilość ciepła w dżulach (J) przeniknie przez przegrodę o powierzchni 1 m2 i grubości 1 m w ciągu jednej sekundy i przy różnicy temperatur 1 kelwina (K). Wzór jednostkowy przyjmie więc postać J m/(m2 s K) i po przekształceniu ( J/s to wat) otrzymamy λ = W/(m K).

Zakres współczynnika przewodności dla materiałów termoizolacyjnych zawiera się z reguły w przedziale 0,030-0,045 W/(m K), ale stosowane są też materiały o nieco innych parametrach. W większości produktów termoizolacyjnych, izolatorem cieplnym jest zawarte w nich powietrze, zatem głównie struktura materiału i wielkość porów decyduje w ich własnościach ciepłochronnych.

Jednak na rzeczywiste własności izolacyjne wpływa również wilgotność otoczenia i różnica temperatur po obu stronach przegrody. W przypadku przenikania wilgotnego powietrza lub zamoknięcia materiału znacząco zmniejsza się jego ciepłochronność - wilgotne powietrze zawarte w strukturze materiału lepiej przewodzi ciepło. Standardowo współczynnik λ określany jest dla temperatury +10°C i wraz z jej wzrostem najczęściej również rośnie.

Kolejny istotny parametr materiałów termoizolacyjnych to ich paroprzepuszczalność, mająca zasadniczy wpływ na dobór pozostałych warstw przegrody. Zawarta w powietrzu para wodna, ze względu na wywierane parcie międzycząsteczkowe, dąży do wyrównania ciśnienia po obu stronach przegrody budowlanej, co skutkuje przepychaniem wilgoci od strony cieplejszej do chłodniejszej.

W efekcie rośnie przewodność cieplna termoizolacji, a w strefie chłodnej może dochodzić do kondensacji pary wodnej i zawilgocenia muru. Przy doborze układu warstw w przegrodzie obowiązuje ogólna zasada umieszczania materiałów o niskiej paroprzepuszczalności od wewnątrz, ale jednoznaczną ocenę konfiguracji uzyskamy po przeprowadzeniu odpowiednich obliczeń w zakresie fizyki budowli i ewentualnie doboru powłok paroszczelnych bądź paroprzepuszczalnych.

Parametr określający paroprzepuszczalność materiału to współczynnik względnego oporu dyfuzyjnego oznaczany literą μ jako wartość bezwymiarowa, który wskazuje, o ile większy opór przenikania pary wodnej stawia materiał termoizolacyjny w porównaniu z powietrzem, dla którego μ = 1. Materiały do izolacji cieplnej wykazują się oporem dyfuzyjnym w szerokich granicach: od wartości zbliżonej do powietrza do całkowitej paroszczelności.

Zależnie od miejsca układania i przyjętej technologii budowy, produkty termoizolacyjne powinny spełniać dodatkowe wymagania, takie jak:

  • odporność na substancje wykorzystywane w budownictwie i w czasie eksploatacji,
  • zapewnienie ochrony przed rozwojem mikroorganizmów (grzybów, pleśni) czy niszczeniem przez zwierzęta, np. myszy, ptaki,
  • zapewnienie dostatecznej ochrony przed rozprzestrzenianiem się pożaru,
  • zapewnienie dodatkowej ochrony przeciwpożarowej,
  • poprawienie izolacji akustycznej przegród,
  • stosownie do wymagań zapewnienie dostatecznej wytrzymałości na naciski i odkształcenia,
  • technologia aplikacji powinna ograniczać ilość odpadów, zwłaszcza szkodliwych dla środowiska.

Surowce do produkcji materiałów ciepłochronnych mogą być pochodzenia mineralnego, naturalnego bądź tworzywami sztucznymi. Produkty z tych grup mają dość zróżnicowane właściwości, choć dostępne są w różnych formach zależnie od poznaczenia. Najczęściej wykorzystywane - styropian i wełna mineralna różnią się zdecydowanie wieloma cechami, ale niekiedy z powodzeniem mogą być użyte zamiennie.

Produkty pochodzenia mineralnego

Do ich wytworzenia wykorzystywane są naturalne skały, gliny, piasek, a także stłuczka szklana. Powstające z nich produkty to wełna mineralna, szkło piankowe, perlit, keramzyt, a także izolacyjny beton komórkowy. Są to wyroby niepalne i odporne na większość substancji chemicznych.

Wełna mineralna

Dostępna jest w dwóch zasadniczych odmianach - jako skalna lub szklana. Charakteryzuje się wysoką paroprzepuszczalnością (opór dyfuzyjny μ ok. 1), wykazuje też dobrą izolacyjność akustyczną. Zależnie od odmiany, przewodność cieplna odpowiada współczynnikowi λ w zakresie 0,033-0,045 W/(m K).

Mimo różnych surowców użytych do produkcji, własności i zastosowanie obu rodzajów wełny jest praktycznie takie same i zależy przede wszystkim od stopnia sprasowania, a więc i gęstości tych materiałów. Pewne różnice występują jedynie w sprężystości lekkich odmian wełny.

Ocieplanie poddasza wełną mineralną.
Ocieplanie poddasza wełną mineralną. Fot. Isover.

Wełna szklana dzięki dłuższym włóknom jest bardziej sprężysta i lepiej wypełnia nieforemne przestrzenie, natomiast wełna skalna charakteryzuje się większą odpornością na bardzo wysokie temperatury. Produkowanych jest wiele odmian różniących się gęstością, formą (płyty lub maty,) wykończeniem powierzchni i brzegów.

Płyty z wełny szklanej pokryte welonem z czarnego włókna szklanego.
Płyty z wełny szklanej pokryte welonem z czarnego włókna szklanego. Fot. Climowool.
Dwugęstościowe płyty z wełny skalnej.
Dwugęstościowe płyty z wełny skalnej. Fot. Rockwool.

Wełny mineralne wykorzystywane są przede wszystkim w strefach suchych i przy potencjalnym zagrożeniu pożarowym - zgodnie z zasadą: gdzie drewno, tam wełna - do ocieplenia dachów, wypełnienia ścianek szkieletowych i ociepleń elewacyjnych.

Szkło piankowe

To znany od dawna materiał termoizolacyjny, ale ze względu na dość wysoką cenę wykorzystywany w ograniczonym zakresie. Produkowany ze stłuczki szklanej poddanej zmieleniu i spienieniu, dostępny w formie brył oraz płyt. Obie odmiany różnią się znacząco ciepłochronnością - luźne bryły mają przewodność λ ok. 0,08 W/mK, a w formie płyt λ = 0,038-0,05 W/mK.

Materiał ten wykazuje się wysoką odpornością na obciążenia. Przy niskim ciężarze objętościowym (100-150 kg/m3) - nawet > 1,6 MPa , a także praktycznie całkowitą paroszczelnością. Główny obszar zastosowania szkła piankowego to izolacja fundamentowa, jak również utworzenie „izolacji startowej” pod ścianami zewnętrznymi budynku.

Szkło piankowe wyróżnia się wysoką odpornością na obciążenia, dlatego jest wykorzystywane jako izolacja fundamentowa lub izolacja startowa pod ścianami zewnętrznymi budynku.
Szkło piankowe wyróżnia się wysoką odpornością na obciążenia, dlatego jest wykorzystywane jako izolacja fundamentowa lub izolacja startowa pod ścianami zewnętrznymi budynku. Fot. Probud.

Keramzyt

Jest materiałem powstającym w wyniku wypalenia mieszanki glin pęczniejących, dzięki czemu tworzy się spieczona otoczka osłaniająca porowaty rdzeń. Materiał ten w postaci granulatu o frakcjonowanym uziarnieniu ma masę usypową 250-300 kg/m3, a współczynnik przewodności cieplnej λ wynosi 0,08-0,1 W/m K. Keramzyt wykorzystywany jest jako podsypka izolacyjna na gruncie, lekkie wypełnienie przestrzeni stropowych oraz jako składnik lekkich betonów ciepłochronnych.

Podsypka z keramzytu pod układanie płyt suchego jastrychu.
Podsypka z keramzytu pod układanie płyt suchego jastrychu. Fot. Leca®.

Perlit

Powstaje w wyniku zmielenia skały wulkanicznej i poddaniu procesowi ekspandowania w wysokiej temperaturze. W efekcie ziarna znacznie zwiększają swoją objętość, tworząc porowatą strukturę. Materiał ten charakteryzuje się niską masą objętościową (70-100 kg/m3), zapewniając bardzo dobrą izolacyjność na poziomie współczynnika λ = 0,04 - 0,049 W/(m K), który zależy od stopnia rozdrobnienia - drobne uziarnienie wykazuje lepszą ciepłochronność. Perlit wykorzystywany jest jako ciepłochronne podłogowe podsypki wyrównujące oraz do izolacyjnych zapraw czy tynków.

Perlit jest wykorzystywany do izolacyjnych zapraw, tynków, ciepłochronnych podsypek wyrównujących.
Perlit jest wykorzystywany do izolacyjnych zapraw, tynków, ciepłochronnych podsypek wyrównujących. Fot. Zębiec.

Izolacyjny beton komórkowy

Powstał w wyniku doskonalenia technologii produkcji konstrukcyjnych materiałów ściennych o dobrych parametrach termoizolacyjnych. W efekcie uzyskano materiał o wysokiej ciepłochronności - współczynnik λ wynosi 0,042-0,05 W/m K, co jest wartością zbliżoną do klasycznych termoizolacji ze styropianu czy wełny mineralnej. Dobra izolacyjność okupiona została znacznym obniżeniem wytrzymałości.

Izolacyjny beton komórkowy charakteryzuje się wysoką ciepłochronnością, ale niższą wytrzymałością na nacisk.
Izolacyjny beton komórkowy charakteryzuje się wysoką ciepłochronnością, ale niższą wytrzymałością na nacisk. Fot. Xella Polska.

Bloczki z tego materiału wytrzymują naciski do 0,3 MPa, przy masie objętościowej - zależnie od odmiany - 110-150 kg/m3, a opór dyfuzyjny μ wynosi 3. Bloczki mogą być wykorzystywane do ocieplenia na zewnątrz i od wewnątrz oraz do uzupełniającej termoizolacji nadproży czy ościeży. W przypadku układania od środka konieczne jest przeprowadzenie analizy cieplno-wilgotnościowej przegrody, gdyż niski opór dyfuzyjny może powodować wykraplanie pary wodnej na styku z zimnym murem i w rezultacie trwałe jego zawilgocenie.

Autor: Cezary Jankowski
Zdjęcie otwierające: Rockwool
Zdjęcia w tekście: Isover, Climowool, Rockwool, Probud, Leca®, Zębiec, Xella Polska

 

Komentarze

FILMY OSTATNIO DODANE