Dobrze trzyma ciepło

Trudno sobie wyobrazić budowę współczesnego domu bez wykorzystania materiałów termoizolacyjnych. Stały się podstawowym materiałem budowlanym, który pozwala zapewnić budynkom odpowiedni standard energetyczny. Rynek oferuje wiele rodzajów izolacji termicznych – różnych materiałów pod różnymi postaciami.

EPS, czyli polistyren ekspandowany

To jeden z najpopularniejszych materiałów termoizolacyjnych powszechnie nazywany styropianem. Podczas spieniania, czyli ekspandowania polistyrenu, powstają drobne kuleczki, które zlepione ze sobą tworzą płyty. Różnią się one kolorem, wielkością i sposobem wykończenia krawędzi. Kolor ma związek z izolacyjnością termiczną. Białe płyty (tradycyjne) mają λ = 0,038-0,045 W/(m.K). Szare płyty z dodatkiem grafitu są najcieplejsze – mają najkorzystniejszą (najniższą) wartość współczynnika przewodzenia ciepła 0,031-0,033 W/(m.K). W tej grupie wyrobów są także płyty z białą powłoką refleksyjną na zewnętrznej powierzchni. Jej zadaniem jest ochrona ciemnej izolacji przed nadmiernym absorbowaniem energii cieplnej (zwłaszcza na nasłonecznionej elewacji), bo biała warstwa odbija promieniowanie.

Większość płyt ma standardowe wymiary 50 x 100 cm, ale na duże i równe płaszczyzny ścian ocieplanych systemem ETICS są oferowane także płyty o powierzchni większej o 40% – 60 x 120 cm. Płyty są produkowane w wersjach z prostymi i frezowanymi krawędziami (jeśli mają przynajmniej 5 cm grubości).

Frezowana krawędź umożliwia łączenie sąsiednich płyt na zakładkę, dzięki czemu minimalizuje się ryzyko powstania na ich styku mostka cieplnego. Jednak nie znaczy to, że podczas stosowania płyt o prostych krawędziach ryzyko to wzrasta – producenci są zobowiązani wykonywać je z dużą dokładnością wymiarową (do 2 mm na długości i szerokości płyt).

Jednak przy wyborze płyt nie można kierować się jedynie wartością lambdy i ceną, lecz także deklarowanym przez producenta miejscem zastosowania danego wyrobu. Jest ono podawane w nazwie produktu, na przykład FASADA, DACH/PODŁOGA, FUNDAMENT.

Aby uzyskać styropian hydrofobowy, producenci dodają podczas jego wytwarzania substancje odpychające wodę. Takie płyty mają czasami wzory ułatwiające odprowadzenie wody.

Tam, gdzie płyty są poddane dużym obciążeniom – na przykład termoizolacja ułożona pod płytą fundamentową – istotna jest ściśliwość materiału oznaczana symbolem CS(10). Te o najwyższych parametrach mają CS(10)250, CS(10)200, czasami CS(10)150. W domach jednorodzinnych takie parametry są zazwyczaj wystarczające. Zdarza się jednak tak, że projekt przewiduje użycie materiału o wyższej wytrzymałości i trzeba sięgnąć po inny rodzaj polistyrenu.

XPS, czyli polistyren ekstrudowany

Powstaje w wyniku dodania do masy polistyrenowej środka pianotwórczego i sprasowania jej do pożądanej grubości. W tym procesie powstaje materiał twardszy niż styropian i cieplejszy niż tradycyjna (biała) jego odmiana. XPS zaczęto produkować w czasach, gdy rynek styropianów stanowiły jedynie wyroby w kolorze białym. Więc aby wyróżnić produkty z oferty polistyrenów, barwiono je. Kolor – zielony, niebieski, różowy, żółty – jest często wyróżnikiem konkretnej marki. Polistyren ekstrudowany przestał być konkurencyjny w stosunku do styropianu pod względem lambdy, bo wiele płyt w kolorze grafitowym ma lepszą izolacyjność termiczną. Jednak nadal ma cechy, którymi go przewyższa. Przede wszystkim jest o wiele bardziej odporny na ściskanie i odkształcenia, a jego największym atutem jest znikoma nasiąkliwość. Dlatego chętnie jest stosowany do ocieplania podziemnych części budynków, gdzie ma kontakt z gruntem.

Ściany piwnic i fundamentów można zaizolować płytami ryflowanymi połączonymi z geowłókniną, co pomoże usprawnić spływanie wody. Znikoma nasiąkliwość i duża wytrzymałość na nacisk XPS-u to pożądane cechy termoizolacji układanej zarówno pod płytą fundamentową, jak i na dachu – płaskim oraz skośnym, jako izolacja nakrokwiowa.

Wełna mineralna

Jest produkowana z różnych surowców. Jeżeli wytwarza się ją z bazaltu, gabro, dolomitu albo kruszywa wapiennego, nazywa się ją wełną skalną (kamienną). Drugim rodzajem wełny mineralnej jest wełna szklana, wytwarzana z piasku kwarcowego i stłuczki szklanej. Obie produkuje się w podobny sposób: surowce roztapia się w bardzo wysokiej temperaturze i poddaje rozwłóknieniu, następnie włókna zlepia się spoiwem i formuje konkretne wyroby. Płyty i maty z wełny skalnej mają najczęściej rozproszony układ włókien, choć są też specjalne płyty lamelowe, w których są one ukierunkowane prostopadle do powierzchni płyty. Z kolei z wełny szklanej wytwarza się maty i płyty o uporządkowanym układzie włókien, ukierunkowanych równolegle do powierzchni wyrobu. Wełna skalna jest oferowana także w postaci luźnych strzępków, czyli granulatu. W porach między włóknami tworzącymi strukturę wełny jest powietrze atmosferyczne.

Im gęstość wełny jest mniejsza, tym więcej powietrza znajduje się między włóknami. Widać to wyraźnie na charakteryzujących je wartościach współczynnika przewodzenia ciepła λ = 0,030-0,045 W/(m.K) – im mniejsza gęstość, tym wartość korzystniejsza. Ale ponieważ ta wartość może się różnić nawet dla konkretnego wyrobu zależnie od jego grubości, powinno się sprawdzać przede wszystkim wartość oporu cieplnego R dla warstwy o konkretnej grubości.

Wyroby z wełny szklanej są lżejsze niż te z wełny skalnej, charakteryzują się też niższą wartością współczynnika przewodzenia ciepła. Dzięki elastycznym włóknom lepiej się dopasowują do nierówności podłoża, a podczas cięcia mniej pylą niż wyroby z wełny skalnej. Nie zawsze jednak produkt o niższej lambdzie jest lepszy, bo w konkretnym zastosowaniu istotne są również inne parametry umieszczone w kodzie wyrobu. Opisują one cechy użytkowe wyrobów (na przykład wytrzymałościowe), a nie technologiczne. Wyroby z wełny skalnej mają znacznie większą wytrzymałość na obciążenia i odkształcenia niż te z wełny szklanej. Wełna jest stosowana głównie do ocieplania przegród, które nie mają kontaktu z gruntem. To najpopularniejszy materiał wykorzystywany do termoizolacji dachów skośnych, konstrukcji szkieletowych, stropów belkowych.

Pianka poliuretanowa

Jako izolację termiczną stosuje się dwa rodzaje wyrobów poliuretanowych – PUR w postaci pianki natryskowej i PIR w postaci płyt.

Piana PUR to materiał, który powstaje bezpośrednio na budowie w agregacie wysokociśnieniowym. Łączy się w nim płynne składniki – mieszaninę poliolową z izocyjanianem, który pełni funkcję utwardzacza. Zależnie od typu mieszaniny poliolowej powstaje piana zamknięto- lub otwartokomórkowa. Strukturę piany zamkniętokomórkowej tworzą mikroskopijne zamknięte pęcherzyki. Po wyschnięciu staje się sztywna, odporna na wodę i paroszczelna. Ale tylko wtedy, gdy po natrysku pozostanie w stanie nienaruszonym i nie zniszczy się wierzchniej warstwy (naskórka). Z kolei piana otwartokomórkowa nie sztywnieje po wyschnięciu i zachowuje elastyczność w czasie. Dzięki kanalikom, które są w jej strukturze, jest materiałem paroprzepuszczalnym. Te odmienne cechy wpływają na wartość współczynnika przewodzenia ciepła λ każdej z nich: dla pian zamkniętokomórkowych wynosi on 0,023-0,029 W/(m.K), a dla otwartokomórkowych – 0,036-0,040 W/(m.K). Różni je też ciężar objętościowy – otwartokomórkowa ma 8-10 kg/m3, a zamkniętokomórkowa 30-80 kg/m3 (im większa wartość, tym więcej zamkniętych komórek w pianie). Te odmienne cechy trzeba brać pod uwagę, decydując o tym, który rodzaj piany wybrać do konkretnego zastosowania.

Tam, gdzie ocieplenie ma stabilne podłoże (na przykład mur, beton), a grozi mu kontakt z wilgocią lub wodą, należy wybrać pianę zamkniętokomórkową. Z takimi warunkami mamy do czynienia w przypadku fundamentów, ścian piwnic czy podłogi na gruncie. Stwardniała izolacja jest na tyle twarda, że można wybetonować na niej podkład podłogowy i po niej chodzić.

Jeżeli natomiast ociepla się miejsca, w których podłoże nie jest stabilne – na przykład w kontakcie z drewnianą konstrukcją dachu i sztywnym poszyciem (drewno pracuje), na membranie dachowej – należy wybrać pianę otwartokomórkową, która dzięki elastyczności przeniesie naprężenia z podłoża. Żeby uzyskać równą powierzchnię ocieplenia, na przykład wyprowadzając je ze ścian fundamentowych na cokół ścian nadziemnych, najlepiej zrobić formę ograniczającą natrysk. W celu łatwiejszego wykończenia tej powierzchni tynkiem można nakleić na pianę cienką warstwę styropianu.

Płyty PIR są produkowane z pianki, która w składzie ma dużo więcej izocyjanianu niż standardowa piana PUR. Dzięki temu ten materiał ma lepsze właściwości ogniowe – w przypadku oddziaływania ognia i temperatury na PIR tworzy się zwęglona powłoka, która wydłuża czas, po którym ogień dociera do głębszych warstw ocieplenia.

Strukturę PIR stanowi ponad 90% komórek zamkniętych, wypełnionych gazem o niskiej przewodności cieplnej, dzięki czemu charakteryzują się λ = 0,023-0,028 W/(m.K). Płyty są odporne na wodę i wilgoć, a ich wytrzymałość na ściskanie zależnie od grubości osiąga 120-200 kPa (przy 10-procentowym odkształceniu).

Rdzeń z pianki poliizocyjanurowej ma zawsze obustronną okładzinę – dobraną zależnie od przeznaczenia płyty. Na stropodachy i tarasy są proponowane płyty pokryte włóknem szklanym, które z jednej strony jest bitumowane. Zarówno na dachy płaskie, jak i do podłóg na gruncie są przeznaczone płyty z obustronnym laminatem aluminiowym.

Na płyty PIR można się też zdecydować wtedy, gdy na połaci stropodachu trzeba utworzyć spadek w warstwie ocieplenia – umożliwiają to płyty z okładziną z włókna szklanego, których przeciwległe krawędzie znajdują się na innej wysokości (różnica grubości boków wynosi 15, 20 lub 25 mm).

Włókna celulozowe

To produkt ekologiczny, który powstaje głównie z przerobu makulatury. Po zmieleniu wzbogaca się ją środkami impregnującymi (różnymi solami mineralnymi), które chronią włókna celulozowe przed szkodnikami i ogniem. Granulat celulozowy jest sprzedawany w formie sypkiego materiału razem z usługą jego ułożenia. Producenci deklarują jego λ w zakresie 0,037-0,040 W/(m.K). Są dwie metody wykonywania termoizolacji – na sucho i na mokro. Celulozę nadmuchuje się pod ciśnieniem na otwartą przestrzeń lub w zamkniętą przegrodę. Przy otwartym nadmuchu nie zagęszcza się materiału i ma on tendencję do osiadania. Dlatego ważne jest odpowiednie przeliczenie ilości potrzebnego materiału. Izolując powierzchnie płaskie (nachylenie do 10o), stosuje się gęstość 25-65 kg/m3, a przy większym nachyleniu zmniejsza się przedział dopuszczanej gęstości – 40-65 kg/m3 dla nachylenia 10-45o i 44-64 kg/m3 dla nachylenia powyżej 45o.

Wdmuchiwanie włókien w zamknięte przestrzenie wiąże się z ingerencją w ich konstrukcję, bo konieczne jest zrobienie otworów, przez które wdmuchuje się granulat (po ociepleniu są zasklepiane). Dlatego opracowano metodę natrysku celulozy. Pozwala to na ocieplenie przegrody szkieletowej, zanim zostanie z obu stron obudowana. Ale ta metoda sprawdza się też w sytuacji docieplania przegród krzywoliniowych, o nieregularnych kształtach.

Pianka rezolowa

Dostępna jest w postaci twardych płyt o zamkniętokomórkowej strukturze (ponad 90% komórek), więc nieprzepuszczalnych dla pary wodnej. Charakteryzuje się bardzo dobrą izolacyjnością termiczną – zależnie od grubości płyt wartość współczynnika λ wynosi 0,020-0,024 W/(m.K). Płyty są lekkie, ważą zaledwie 35 kg/m3, i dostępne w kilku wersjach, z różnym rodzajem okładzin dopasowanych do konkretnych zastosowań. Te z obustronną okładziną z welonu szklanego są przeznaczone do termoizolacji podłóg na gruncie, stropów, tarasów i ścian w systemach ETICS. Zależnie od miejsca zastosowania można wybrać płyty w rozmiarze 60 x 120 cm (układane poziomo) lub 40 x 120 cm (mocowane na ścianach).

Do wypełnienia ścian szkieletowych są oferowane wyroby z mikroperforowaną okładziną zawierającą aluminium. Jako izolację ścian zewnętrznych, które będą miały fasadę wentylowaną, stosuje się płyty z obustronną okładziną z folii aluminiowej z jedną stroną malowaną na czarno (tą stroną układa się na zewnątrz).

Wełna drzewna

Powstaje ona z okorowanych resztek drewna (odpadów tartacznych) przetworzonych w drobne włókna. Są dwie metody produkcji wyrobów – na mokro i na sucho. Pierwszą metodą wytwarza się płyty, drugą także maty i granulaty. Płyty formowane na sucho mają przeważnie gęstość 110-210 kg/m3, a te formowane na mokro – 200-400 kg/m3. Różnią się też izolacyjnością termiczną. Lepsze parametry mają wyroby formowane na sucho – λ = 0,036-0,045 W/(m.K), a te drugie – λ = 0,038-0,048 W/(m.K). Najcieplejsze (λ = 0,036-0,038) są wyroby najlżejsze – maty i granulaty. Wszystkie cechuje wysoka dyfuzyjność, czyli przepuszczalność pary wodnej. Ponieważ są hydrofobizowane, nie szkodzi im krótkotrwały kontakt z wodą, a impregnacja środkami solnymi obniża ich podatność na ogień. Płyty są wykorzystywane do ocieplania podłóg, stropów dachów płaskich, ścian zewnętrznych w systemach ETICS, a także jako izolacja nakrokwiowa. Maty można wykorzystać jako termoizolację skosów poddasza, ścian szkieletowych, belkowych stropów drewnianych, a nawet ścian zewnętrznych, gdy są układane w ruszcie, do którego jest mocowana okładzina elewacyjna. Miejsca trudno dostępne łatwiej zaizolować granulatem, który się tam wdmucha.

Często – zwłaszcza stosując wełnę drzewną do ocieplania dachów i ścian szkieletowych – łączy się różne wyroby. W przestrzeniach między słupkami czy krokwiami układa się grubszą warstwę elastycznych mat, a poszycie robi z twardszych i cieńszych płyt.

Szkło piankowe

To granulat, który powstaje w całości lub w znacznej części ze stłuczki szklanej z recyklingu. Do produkcji wykorzystuje się jedynie białą stłuczkę – segregowaną i oczyszczoną – która jest mielona na mączkę szklaną. Podczas procesu spieniania i wypału w jej strukturze powstają pory wypełnione powietrzem. Dzięki temu granulat charakteryzuje się współczynnikiem przewodzenia ciepła λ wynoszącym 0,07-0,08 W/(m.K), więc staje się izolatorem. Ponieważ środek spieniający ma dodatek węgla, granulat szklany jest ciemny, a gorące szkło po wyjęciu z pieca (o temperaturze 400oC) w zetknięciu z powietrzem atmosferycznym samoistnie pęka na małe kawałki o wymiarach mniej więcej 4 x 6 cm. Ten materiał jest odporny na mróz, niepalny, niewrażliwy na wilgoć, a także bardzo twardy. Granulat jest lekki, ma gęstość nasypową 100-150 kg/m3, a więc podobną do gęstości wełny kamiennej. Podczas układania wymaga zagęszczania, a ponieważ ma 30-procentową ściśliwość, warstwa ułożonej izolacji po zagęszczeniu jest mniej więcej o 1/3 cieńsza (przykładowo z 30-40 cm jest to 20-27 cm). Nadaje się zatem do izolowania poziomych przegród budowlanych – dachów płaskich i płyt fundamentowych. W domach jednorodzinnych jest wykorzystywany przeważnie w tym drugim zastosowaniu.

Po granulat sięga się też wtedy, gdy na terenie działki są niekorzystne wahania poziomu wody gruntowej. Ponieważ nie nasiąka wodą, bo ma budowę zamkniętokomórkową, a woda może się przemieszczać w przestrzeniach między bryłkami, ta termoizolacja działa również jak drenaż.

Aerożel

Jest superciepłym materiałem o strukturze nanoporów powietrza zamkniętych w krzemionkowym szkielecie. Dostępny jest w postaci elastycznych mat grubości 0,5 i 1 cm, które wyglądem przypominają filc. Dzięki temu, że mają współczynnik przewodzenia ciepła λ = 0,014 W/(m.K), wykonana z nich warstwa ocieplenia może być znacznie cieńsza niż z innych materiałów – przykładowo o połowę w porównaniu z najcieplejszą wełną mineralną czy styropianem grafitowym. Aerożel ma wiele zalet: jest odporny na działanie wody i wilgoci, hydrofobowy, a jednocześnie paroprzepuszczalny, dość wytrzymały na nacisk. Jest jednak wrażliwy na promienie UV, dlatego po ułożeniu powinien być przykryty kolejnymi warstwami, na przykład wykończeniowymi. W budownictwie jednorodzinnym po aerożel sięga się wtedy, gdy w danej przegrodzie lub jej fragmencie nie ma miejsca na grubą warstwę ocieplenia. Pomaga zapobiegać mostkom termicznym w newralgicznych miejscach, na przykład na wieńcach i nadprożach żelbetowych, płytach tarasowych, we wnękach okien dachowych na styku z więźbą, na powierzchniach krzywoliniowych. Maty można układać w kilku warstwach, docinając je do potrzebnego kształtu zwykłymi nożyczkami. Do podłoża mocuje się je klejem poliuretanowym. W wielu wypadkach stosuje się je w połączeniu z popularnymi materiałami termoizolacyjnymi, by ograniczyć całkowitą grubość warstwy ocieplenia.

Klinaryt albo purenit

Z tych tworzyw są produkowane specjalistyczne elementy niezbędne do ciepłego montażu okien balkonowych i drzwi wejściowych, czyli tak zwane podproża. Umieszcza się je od spodu ościeżnicy przed jej ustawieniem na miejscu. Dzięki takiej podwalinie nie dojdzie do strat energii cieplnej, wyeliminujemy bowiem istotny mostek termiczny, jakim byłaby warstwa betonu lub cementu pod progiem.

Radosław Murat

Czytaj więcej

Od nadproży po cały dom

Scalone betonem

Pokrycie z fotowoltaiką