Materiały termoizolacyjne w budownictwie

Jaka powinna być grubość izolacji termicznej?

Dokładne, teoretyczne określenie ciepłochronności przegrody wymaga ustalenia jaka jest przewodność cieplna poszczególnych warstw, ich grubość, a także wskaźniki napływu i odpływu ciepła po obu stronach oraz zakres przewidywanych temperatur, wilgotności.

Jednak w praktyce wykorzystywane są uproszczone obliczenia ograniczone do wyznaczenia przenikalności ciepła przez mur konstrukcyjny i ocieplenie poprzez określenie oporu cieplnego przegrody. Jego wartość będzie sumą oporu termoizolacji i ściany, przy czym w przypadku cienkich, „zimnych” przegród np. z betonu decydujące znaczenie ma sam opór cieplny ocieplenia.

Ocieplenie ścian zewnętrznych budynku styropianem w standardzie pasywnym, fot. Andrzej Papliński.

Przykładowo - ściana z tradycyjnych pustaków ceramicznych o przewodności 0,3 W/mK i grubości 25 cm ma opór cieplny R₁ = 0,8 m2K/W (0,25 m: 0,3 W/mK) a ocieplenie ze styropianu o przewodności ? = 0,035 W/mK i grubości 15 cm zapewnia opór cieplny R₂ = 4,3 m2K/W. W efekcie ściana uzyska opór R_c = R₁ + R₂ = 5,1 m2K/W, co odpowiada współczynnikowi przenikalności U = 1/R = 0,20 W/m2K.

Spieniony polistyren w różnych wariantach

Izolacje polistyrenowe to przede wszystkim popularny styropian, czyli polistyren ekspandowany oznaczany symbolem EPS oraz twardszy polistyren ekstrudowany oznaczony symbolem XPS. Surowcem wyjściowym do produkcji w obu przypadkach jest polistyren, ale w inny sposób zostaje on przetworzony.

Styropian powstaje przez wstępne spienienie granulek, a następnie "sklejenie" ich w formę bloku, który cięty jest na płyty o wymaganych wymiarach. Struktura tego materiału jest dość porowata co wpływa głównie na dużą jego nasiąkliwość w przypadku zawilgocenia.

Natomiast polistyren ekstrudowany produkowany jest w formach o docelowych wymiarach płyt, do których wtłaczany jest granulat ulegający spienieniu. Płyty te mają więc bardziej jednorodną zamknięto - komórkową strukturę o gładkich powierzchniach. Płyty XPS charakteryzują się znikoma nasiąkliwością i większą twardością niż płyty EPS.

Wełna skalna i szklana

Materiały izolacyjne z wełny mineralnej obejmują dwie grupy wyrobów różniących się surowcem wyjściowym do ich produkcji. Są to wyroby z wełny skalnej wytwarzane w procesie stopienia i rozwłóknienia skał naturalnych oraz wyroby z wełny szklanej powstające w wyniku połączenia cieniutkich włókien szklanych.

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.

Wełna szklana GLASSWOOL i PURE ONE o bardzo niskim współczynniku lambda, fot. URSA

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.

W każdej z powyższych grup materiałów termoizolacyjnych produkowanych jest wiele odmian różniących się gęstością, formą (płyty lub maty) , wykończeniem powierzchni i oczywiście grubością.

Jakim materiałem izolować poszczególne przegrody budynku?

Zależnie od warunków użytkowania czynnikiem decydującym o wyborze może być wymagana np. niska nasiąkliwość, wysoka paroprzepuszczalność lub odporność na obciążenia.

W przypadku wyrobów polistyrenowych EPS i XPS trzeba też brać pod uwagę możliwość kontaktu z substancjami chemicznymi - głównie benzyną, rozpuszczalnikami - gdyż wyroby te nie są odporne na oddziaływanie wielu cieczy i gazów.

W praktyce wykształciła się prosta zasada optymalnego zastosowania materiałów izolacyjnych - tam gdzie ocieplenie ma kontakt z murem, gruntem stosujemy wyroby polistyrenowe, a w suchych warunkach np. w kontakcie z drewnem - wełny mineralne.

Elastyczna mata z wełny mineralnej PURE ONE jest produktem dedykowanym do izolacji termicznej poddasza w aplikacji między- i nakrokwiowej od wewnątrz, fot. Ursa

Istotne znaczenie ma tu bowiem nasiąkliwość termoizolacji - mokry materiał praktycznie przestaje izolować, a na dodatek może spowodować trwałe zawilgocenie konstrukcji, a więc i rozwój pleśni czy korozji.

Styropiany EPS

Styropian produkowany jest w kilku odmianach o różnym preferowanym przeznaczeniu, a w wyborze odpowiedniego materiału pomaga informacja na opakowaniu. Wykorzystuje się głównie trzy odmiany styropianu: EPS 50 stosowany w ociepleniu ścian warstwowych, EPS 70 lub 80 wykorzystywanych przy ociepleniach elewacji metodą BSO oraz EPS 100 jako izolacje podłóg. Styropian produkowany jest w płytach o wymiarach 50 lub 60 x 100 cm a krawędzie mogą być proste lub schodkowe.

Zależnie od odmiany deklarowane przewodności cieplne zawierają się w granicach 0,032 W/m K-0,04 W/mK. Oprócz podstawowego asortymentu wykorzystywane są płyty miękkie "akustyczne" EPS -T do izolacji akustycznej podłóg, oraz tzw. hydro o zmniejszonej nasiąkliwości.

Polistyren ekstrudowany XPS

Dzięki znikomej chłonności wody i dużej twardości, jak i wysokiej ciepłochronności, płyty XPS stosowane są głównie do ocieplenia podziemnych części budynku, cokołów, tarasów i dachów odwróconych. Materiał ten jest szczególnie rekomendowany do izolowania termicznego tzw. zielonych dachów, gdzie występuje długotrwały kontakt z wodą opadową.

Polistyren ekstrudowany XPS marki PENOBOARD, materiał dedykowany szczególnie do izolacji ścian fundamentowych, fot. Phoenix Distribution

Rzadziej wykorzystuje się go do termoizolacji dachów spadzistych w formie samonośnej lub na deskowaniu. Producenci oferują kilkanaście odmian płyt z polistyrenu ekstrudowanego dostosowanych do konkretnych zastosowań różniących się twardością, uformowaniem krawędzi czy rodzajem powierzchni.

Wełna mineralna

Ze względu na zakres zastosowania decydujące znaczenie ma gęstość wełny mineralnej. Wyróżnia się trzy grupy gramaturowe tego materiału: wełnę lekką o gęstości do 30 kg/m3 ,średnią o gęstości 40-70 kg/m3 i ciężką powyżej 100 kg/m3.

W domach jednorodzinnych wełny mineralne wykorzystywane są przede wszystkim przy izolacji dachów nad poddaszem ogrzewanym, ścianek szkieletowych, a także do ocieplania ścian zewnętrznych w technologii BSO bądź lekkiej suchej, a także w ścianach trójwarstwowych.

Izolacja poddasza użytkowego wełną mineralną climowool, fot. climowool

Istotną cechą wełny mineralnej jest bardzo duża zdolność do dyfuzji pary wodnej, co z jednej strony może być czynnikiem korzystny, ale również skutkować wykraplaniem się pary wodnej wewnątrz ocieplenia.

Dlatego przy jej użyciu należy zapewnić możliwość odparowywania wilgoci od strony zewnętrznej (zimniejszej), a także ograniczyć wnikanie pary wodnej np. stosując od wewnątrz izolacje paroszczelne.

Istotną dodatkową, zaletą wełny mineralnej jest zdolność do tłumienia przenikających przez przegrodę dźwięków. Powinna więc być stosowana jako element podstawowej lub dodatkowej izolacji akustycznej ścianach zewnętrznych jak i wewnętrznych.

Typowe obszary zastosowania poszczególnych odmian wełny:

• konstrukcje dachowe - do izolacji cieplnej dachu wykorzystuje się lekkie odmiany wełny mineralnej - zwłaszcza elastyczne maty z wełny szklanej - dostarczane w sprasowanych rolkach
• ściany zewnętrzne - w technologii ścian trójwarstwowych, a także w technologii ocieplenia metodą lekką, suchą wykorzystuje się płyty o średniej gęstości, natomiast przy ociepleniu metoda BSO używane są płyty ciężkie (gęstość 140-160 kg/m3 lub specjale płyty lamelowe
• wewnętrzne przegrody akustyczne - do wypełniania ścianek szkieletowych stosuje się wełny o średniej gęstości, a efekt tłumienia dźwięków zależy od staranności wypełnienia i grubości izolacji

Autor: Cezary Jankowski
Opracowanie: Aleksander Rembisz
Zdjęcie otwierające: Termo Organika
Zdjęcia w tekście: Phoenix Distribution, Thermo Organika, Ursa, Climowool, Andrzej Papliński