2019-09-16 08:44:54 
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.
- 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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