Materiały izolacyjne – rodzaje materiałów termoizolacyjnych w budownictwie – zastosowanie i właściwości

Popularnymi materiałami termoizolacyjnymi są styropian, wełna mineralna oraz pianka poliuretanowa, które stosuje się w budynkach zarówno w roli termoizolatora, jak i skutecznej izolacji akustycznej. Na rynku są dostępne jednak inne produkty, które oferują równie korzystne parametry fizykochemiczne. Jednym z najważniejszych z tych parametrów charakteryzujących materiał termoizolacyjny jest współczynnik przewodzenia ciepła (lambda). Im mniejsza jest wartość tego współczynnika, tym lepsza izolacyjność cieplna materiału, a co za tym idzie i większa energooszczędność budynku.

Popularnymi materiałami termoizolacyjnymi są styropian, wełna mineralna oraz pianka poliuretanowa, które stosuje się w budynkach zarówno w roli termoizolatora, jak i skutecznej izolacji akustycznej. Na rynku są dostępne jednak inne produkty, które oferują równie korzystne parametry fizykochemiczne. Jednym z najważniejszych z tych parametrów charakteryzujących materiał termoizolacyjny jest współczynnik przewodzenia ciepła (lambda). Im mniejsza jest wartość tego współczynnika, tym lepsza izolacyjność cieplna materiału, a co za tym idzie i większa energooszczędność budynku.

Jest to materiał o szerokim zastosowaniu, zapewniający odpowiednie ocieplenie obiektu, jego skuteczną izolację akustyczną (tłumi dźwięki powietrzne i uderzeniowe), a także pełni funkcję ogniochronną i jest paroprzepuszczalny.

Wełna mineralna to w zasadzie dwa produkty o bardzo zbliżonych parametrach – wełna skalna oraz wełna szklana. Pierwsza z nich powstaje z bazaltu (duża odporność na oddziaływanie bardzo wysokiej temperatury), druga z kolei wytwarzana jest z piasku kwarcowego lub szkła pochodzącego z recyklingu.

Współczynnik przewodzenia ciepła dla produktów z wełny mineralnej waha się w przedziale od 0,031 do 0,045 W/mK. Wełna mineralna posiada dużą trwałość i wytrzymałość na odkształcenia oraz nie ulega degradacji w kontakcie z substancjami zawierającymi rozpuszczalniki. Wełna mineralna wchłania jednak wodę, a to pogarsza jej właściwości termoizolacyjne. Aby zniwelować nasiąkliwość wełny mineralnej, impregnuje się ją olejem mineralnym. Nieprawidłowe wykonanie (położenie) termoizolacji z wykorzystaniem wełny mineralnej może skutkować pojawieniem się w niedalekiej przyszłości mostków termicznych, co znacząco wpłynie na efektywność energetyczną całego budynku. Ponadto wełna jest materiałem dość trudnym w aplikacji (m.in. szczeliny występujące na poddaszu), szczególnie dla mało doświadczonych osób, co również podnosi ryzyko utraty ciepła w budynku.

Czyli polistyren ekspandowany, który dzięki procesowi produkcyjnemu polegającemu na spienianiu (powietrze w porach styropianu może zajmować nawet 98 proc. objętości gotowego wyrobu) zapewnia współczynnik przewodzenia ciepła na poziomie 0,030–0,045 W/mK (np. styropian EPS „biały” 0,038 – 0,045 W/mK, styropian EPS „grafitowy” 0,030 – 0,035 W/mK).

Obecnie stosuje się najczęściej trzy odmiany styropianu – EPS 50 stosowany w ociepleniu ścian warstwowych, EPS 70 lub 80 wykorzystywany przy ociepleniach elewacji metodą BSO oraz EPS 100 jako podstawowy izolator podłóg.

Styropian, jako materiał izolacyjny, cechuje przede wszystkim bardzo mała nasiąkliwość, przez co może być z powodzeniem stosowany do ocieplania tych części obiektu budowlanego, które są narażone na kontakt z wodą, a więc fundamenty, ściany piwniczne czy też podłogi na gruncie.

Oprócz tradycyjnego styropianu dostępny jest również styropian ekstrudowany (polistyren ekstrudowany), zapewniający izolacyjność termiczną na poziomie od 0,021 do 0,026 W/mK, który jest przy tym twardszy i mniej nasiąkliwy. Jest on oferowany w kolorach niebieskim, zielonym lub różowym, i jest polecany do izolowania dachów odwróconych, podłóg w garażach oraz podłóg na gruncie, czyli wszędzie tam gdzie występują duże obciążenia.

I styropian ma swoje wady. Nie jest odporny na działanie wielu czynników chemicznych, jak np. rozpuszczalników, farb, klejów, środków ochrony drewna. Ponadto jest materiałem dość szczelnym pod względem dyfuzji (przenikania) pary wodnej. Oznacza to, że przez ściany zaizolowane styropianem przenika niewielka ilość pary wodnej. Styropian jest również wrażliwy na wysokie temperatury oraz ogień. Już temperatura powyżej +80oC może go zniszczyć, jednak jest to materiał o właściwościach samogasnących i w razie zetknięcia z ogniem nie staje w płomieniach, lecz topi się, wydzielając mnóstwo czarnego dymu.

Szybko zyskującym popularność na rynku budowlanym materiałem izolacyjnym jest pianka poliuretanowa (PUR). Obecnie wykorzystywane są dwa rodzaje pianek poliuretanowych – PIR (poliizocyjanuran) i PUR (poliuretan). Pianka posiada dodatkowy atut, który wyróżnia ją spośród stosowanych dotychczas materiałów, a mianowicie jest to możliwość zastosowania jej w dwóch formach – jako twardej płyty lub jako materiału natryskiwanego bezpośrednio na izolowaną powierzchnię. Ta druga opcja zyskuje obecnie coraz większe uznanie na rynku termoizolacyjnych materiałów budowlanych.

Nazwa „PUR” oznacza poliuretan, otrzymywany ze zmieszania dwóch surowców – poliolu i izocyjanianu. W wyniku wymieszania tych składników, przy użyciu specjalistycznych maszyn natryskowych, otrzymujemy pianę poliuretanową. Tego typu materiał izolacyjny ma obecnie szerokie zastosowanie w budownictwie, jako alternatywny materiał do izolacji i ocieplania budynków, począwszy od fundamentów, aż po dach. Piana PUR doskonale sprawdza się ze względu na bezpieczeństwo użytkowania oraz funkcjonalność.

Pianka poliuretanowa zamkniętokomórkowa pozwala na osiągnięcie bardzo korzystnych właściwości termoizolacyjnych docieplanych warstw, dzięki niskiemu współczynnikowi przewodzenia ciepła, mogącemu wynosić nawet λ = 0,020 W/mK.

Mocnym atutem pianki poliuretanowej jest jej szybkość o raz łatwość aplikacji. Nakłada się ją metodą natryskową, dzięki czemu w kilka sekund zwiększa ona kilkudziesięciokrotnie swoją objętość, utwardzając się w błyskawicznym tempie. Pianka PUR doskonale dopasowuje się do skośnych, trudnych powierzchni, wnikając w najdrobniejsze szczeliny.

Termoizolacja pianą jest również ekonomiczniejsza niż w przypadku metod tradycyjnych, ponieważ przy jej aplikacji nie tworzą się szczeliny, a dokładniej mostki termiczne, przez które dochodzi do utraty ciepła w budynku. Piana ściśle przylega do krokwi, nie tworząc dziur i przerw w termoizolacji.

Materiałem izolacyjnym, jakim jest pianka PUR, dzieli się na otwartokomórkową i zamkniętokomórkową. Ta pierwsza ma strukturę przypominającą gąbkę. Nie przepuszcza wody i ma bardzo dobre właściwości termoizolacyjne, ale pozwala na przepuszczanie pary, że pod nią nie powstaje grzyb i pleśń. Jest lekka, więc można, przy wcześniejszym zastosowaniu membrany, rozprowadzić ją na deskowaniu pod dachem. Z kolei pianka zamkniętokomórkowa jest nieco bardziej twarda i lepiej nadaje się do zastosowania na zewnątrz obiektów budowlanych. Struktura wewnętrzna zamkniętokomórkowej piany PUR zbudowana jest z mikroskopijnych zamkniętych pęcherzyków, dzięki czemu ma dobrą izolacyjność termiczną oraz dużą sztywność i odpowiednią twardość.

Natryskowe izolacje termiczne w postaci pian poliuretanowych stosowane są głównie do ocieplania przegród budowlanych przed utratą ciepła z wnętrza budynku. Stosuje się je zarówno w infrastrukturze przemysłowej (rurociągi), jak i podczas izolacji fundamentów oraz dachów, a także jako termiczne zabezpieczenie ścian szkieletowych budynków.

Właściwości izolacyjne pian PUR pozwalają do stosowania ich m.in. do ocieplania:

• fundamentów, ścian fundamentowych oraz płyt fundamentowych
• dachów od zewnątrz oraz podłóg na gruncie
• poddaszy użytkowych od wewnątrz
• ścian w budynkach szkieletowych
• ścian w obiektach przemysłowych, halach magazynowych
• rur ciepłowniczych, komór chłodniczych
• wszelkiego rodzaju izolacji technicznych (rurociągi, zbiorniki)

Piany poliuretanowe wg normy PN-EN 13501-1 najczęściej posiadają klasę reakcji na ogień E, która oznacza materiał palny, samogasnący. Tę samą klasę posiada np. styropian. Za jedną z wad tego rozwiązania uznaje się niekiedy również koszt inwestycji w ocieplenie budynku pianką poliuretanową. Jednak biorąc pod uwagę fakt, że w cenę za metr kwadratowy wliczony jest nie tylko materiał, ale także prace wykonawcze, ostateczny koszt okazuje się porównywalny z montażem innych materiałów izolacyjnych.

Ten materiał izolacyjny ma bardzo zbliżone parametry fizykochemiczne do wełny mineralnej, jednak jego zastosowanie jest znacznie bardziej ograniczone. Współczynnik przenikania ciepła dla tego produktu wynosi 0,039 W/mK, lecz mimo tego włókna celulozy również stanowią dobrą izolację akustyczną oraz zapewniają niezłą paroprzepuszczalność.

Włókna celulozy mają zdolność do pochłaniania i oddawania wody z otoczenia, dzięki czemu podczas ocieplania nie jest konieczne stosowanie paroizolacji. Jednak jest jeden warunek – materiał musi być dobrze wentylowany, aby mógł w pełni wyschnąć. Włókna mogą być aplikowane na mokro lub na sucho.

Metoda sucha polega na tym, że rozdrobnione włókna są wdmuchiwane we wcześniej przygotowane przestrzenie w ścianach, stropodachach itp., dzięki specjalnym agregatom umożliwiającym przesyłanie materiału na odległość do 50 m w poziomie i 30 m w pionie. Włókna mogą być również wysypywane luzem, co znajduje zastosowanie np. w przypadku izolacji stropów belkowych oraz podłóg na legarach. Z kolei metoda mokra polega na zwilżaniu włókien celulozowych wodą z dodatkiem kleju. Taka mieszanka bardzo dobrze trzyma się na ścianach, a nawet na sufitach.

Nie ma jednoznacznej odpowiedzi na pytanie: który z dostępnych obecnie na rynku materiałów termoizolacyjnych jest najlepszy. Każdy przedstawiony powyżej produkt ma swoje mocne i słabe strony, więc to, czy zdecydujemy się na wełnę, styropian, pianę poliuretanową czy może włókna celulozy zależeć przede wszystkim od naszych oczekiwań oraz potrzeb, a także od miejsca zastosowania.