Jakie izolacje termiczne stosuje się w budownictwie?

Nowoczesne budynki muszą spełniać coraz to bardziej restrykcyjne wymagania techniczne dotyczące ich poziomu zapotrzebowania na energię. Najnowsze normy nie mogą być spełnione bez wykorzystania efektywnych źródeł ciepła, ale także odpowiednich izolacji termicznych. Materiały termoizolacyjne przeznaczone dla budownictwa to nie tylko sprawdzone propozycje, takie jak styropian czy wełna mineralna, ale też szeroka gama innych produktów.

Termoizolacja – nieodzowny element współczesnych budynków

Skuteczne zabezpieczenie budynku przed utratą ciepła podczas później jesieni, zimy i wczesnej wiosny, a także przed nadmiernym rozgrzewaniem się wnętrza w trakcie letnich upałów jest jednym z wyzwań, z którymi musi się zmierzyć każdy inwestor, przystępujący do wznoszenia nowego obiektu oraz użytkownik już istniejącego. Wydatki związane z ogrzewaniem i chłodzeniem to około 60–70% kosztów utrzymania domu lub budynku użytkowego. Zmniejszenie sum niezbędnych do zapewnienia odpowiedniego poziomu komfortu termicznego we wnętrzu będzie więc znaczącą pozycją w domowym budżecie i w bilansie każdej firmy. Coraz częściej, czy to w ramach budowy, czy termomodernizacji instalowane są bardziej wydajne urządzenia grzewcze, jednak żadne działania tego typu nie będą skuteczne bez zastosowania efektywnych materiałów do izolacji termicznej – podkreśla specjalista z firmy INBUD, która zajmuje się dystrybucją i sprzedażą materiałów izolacyjnych dla budownictwa.

Odpowiedniego zabezpieczenia wymagają przede wszystkim te elementy budynku, które mogą przyczyniać się do największych strat ciepła. Za utratę od 20 do 30% energii cieplej odpowiada konstrukcja dachu, kolejne 20–30% może być tracone przez ściany, a źle zaizolowane okna czy system wentylacyjny to kolejne 10–35% marnowanego ciepła. Stosowanie odpowiednich materiałów przy zabezpieczaniu tworzących się mostków termicznych może przesądzić o komforcie, ale ma wpływ również na inne ważne charakterystyki budynku. Poza wartością współczynnika przewodzenia ciepła λ pokazującego, w jakim stopniu konkretna izolacja będzie się przyczyniać do wychładzania wnętrza, liczy się również jego waga, co przekłada się na obciążenie konstrukcji – stropu, ścian oraz więźby dachowej. Znaczenie będzie miał także tzw. opór dyfuzyjny wskazujący na to, czy izolacja będzie przepuszczała powstającą wewnątrz budynku parę wodną i umożliwiała wyprowadzanie jej na zewnątrz. Znaczenie ma też ochrona akustyczna, czyli tłumienie hałasów dochodzących z zewnątrz czy powodowanych przez uderzające w materiał pokrycia dachu opady atmosferyczne. Izolacja termiczna powinna ponadto gwarantować odpowiednią wytrzymałość na ogień w razie pożaru oraz odporność na wysoką temperaturę generowaną przez urządzenia grzewcze, instalację kominową czy rurociągi doprowadzające media lub inne substancje chemiczne w przypadku budynków przemysłowych. Ponieważ materiał izolacyjny często jest narażony na kontakt z czynnikami zewnętrznymi, nie powinien być podatny na zagrożenia biologiczne – grzyby, pleśnie i inwazje szkodników.

Paleta możliwych do zastosowania materiałów izolacyjnych jest szeroka i obejmuje zarówno materiały tradycyjne – różne odmiany polistyrenu oraz wełnę mineralną w postaci wełny skalnej lub szklanej, jak i wiele nowoczesnych produktów. Do ochrony termicznej stosuje się płyty z poliuretanu (PUR) i płyty poliizocyjanuratowe (PIR), płyty z rdzeniem fenolowym, a także rozmaite aerożele i kompozyty. Równie ważne jak ochrona przegród budowlanych jest także zabezpieczenie wszelkiego typu instalacji grzewczych – rur doprowadzających ciepłą wodę i rozprowadzających ją po budynku, systemów chłodzenia, gdzie narażenie na zbytnie rozgrzanie pogarsza efektywność działania klimatyzacji, systemów chłodni, mroźni czy odprowadzania ciepła z rozmaitych maszyn i urządzeń w zastosowaniach przemysłowych.

Najpopularniejsze materiały termoizolacyjne w budownictwie

Materiały tradycyjnie stosowane do wykonywania izolacji termicznych budynków to przede wszystkim różne rodzaje polistyrenu. Najbardziej klasyczny styropian ekspandowany EPS jest zwykle wybierany do ocieplania ścian w różnych systemach ETICS, w których płyty są przyklejane do murów zewnętrznych za pomocą zaprawy lub odpowiedniego kleju, a następnie wzmacnianie siatką z włókna szklanego, na której układa się cienką warstwę tynku. W podobnej roli stosuje się też inne izolacje termiczne dla budownictwa, takie jak np.  tzw. neopor, czyli styropian grafitowy, w którym znajduje się dodatek grafitu, sadzy albo glinu. Ich obecność poprawia właściwości termoizolacyjne, ponieważ prowadzi do odbijania znacznej części promieniowania podczerwonego, które nie jest zatrzymywane przez płyty z typowego EPS. Z uwagi na swoją charakterystykę neopor nadaje się znakomicie do domów energooszczędnych i pasywnych, a w zwykłych budynkach pozwala na znaczne obniżenie grubości niezbędnej warstwy docieplającej. Lepsze właściwości termiczne od styropianu EPS ma także tzw. styrodur, czyli polistyren ekstradowany XPS. W tym przypadku mamy do czynienia z materiałem, który wyróżnia się podwyższoną wytrzymałością mechaniczną, dlatego może być używany do ocieplania stropów czy podłóg na gruncie, a także posadzek w obiektach przemysłowych. Ze względu na swoją dużo niższą nasiąkliwość w porównaniu z EPS, może być stosowany także do docieplania ścian piwnic i dachów płaskich, w tym tych, wykonanych w technologii odwróconej, gdzie termoizolacja znajduje się nad powłoką hydroizolacyjną.

Drugim popularnym typem materiałów termoizolacyjnych jest wełna mineralna, zarówno w postaci wełny skalnej, jak i szklanej. Wełna mineralna powstaje z włókien uzyskiwanych ze stapiania piasku kwarcowego albo bazaltu. Jej struktura zapewnia stosunkowo niewielką masę gotowego wyrobu – cięższą w przypadku wełny skalnej i lżejszą przy wełnie szklanej. Oba rodzaje wełny wyróżniają się odpornością struktury na działanie wody, która nie prowadzi do jej zniszczenia, a także wysoką paroprzepuszczalnością, dzięki czemu materiał nie stanowi bariery dla pary wodnej i ułatwia jej przenikanie na zewnątrz budynku. Ważną cechą wełny mineralnej jest bardzo dobre tłumienie dźwięków, nadaje się więc świetnie do wykonywania izolacji akustycznej. Co istotne, wełna mineralna jest odporna na wysokie temperatury, może więc być używana do zabezpieczania wkładów kominkowych, ścian, przy których mają być ustawiane piece, a także do ochrony kominów. Wykonuje się z niej otuliny zakładane na rozmaite rury – spalinowe, przesyłające gorącą wodę albo wszelkiego rodzaju substancje w zastosowaniach przemysłowych. Warto też pamiętać, że wełna nadaje się do ochrony przed pożarem, ponieważ jest zaliczana do materiałów niepalnych o klasie odporności na ogień A1 lub w niektórych przypadkach A2.

Materiały do termoizolacji przegród oraz instalacji budowlanych

Nieco bardziej nowoczesnym, lecz jednocześnie droższym niż polistyren czy wełna mineralna  materiałem do ocieplania ścian zewnętrznych budynków oraz ich dachów są płyty z poliuretanu i poliizocyjanuratu. Są one odporne na wysokie i niskie temperatury, a przy tym ich współczynnik przewodzenia ciepła to nawet 0,020–0,023 W/m·K. Dostępne w postaci sztywnych arkuszy o rozmaitej grubości nadają się bardzo dobrze do ocieplania ścian, poddaszy, stropów i wykonywania nowoczesnej izolacji nakrokwiowej. Ich powierzchnia może być wzbogacana innymi materiałami np. powłoką z aluminium czy silikonu. Ze względu na swoje dobre własności użytkowe płyty PIR i PUR mogą być znacznie cieńsze niż powłoki termoizolacyjne z innych materiałów, co przekłada się na mniejszą ilość potrzebnego miejsca, a także na niższą wagę izolacji. Na uwagę zasługuje też ich dobra odporność ogniowa oraz wytrzymałość na temperaturę 200°C dla PUR i 300° dla PIR. Płyty z poliuretanu i poliizocyjanuratu mogą być produkowane w wersji zamknięto- lub otwartokomórkowej. W pierwszym przypadku wyróżniają się dobrą hydroizolacyjnością, mogą więc być używane w miejscach narażonych na kontakt z wodą, np. przy termoizolowaniu dachów płaskich. W drugim – nadają się tam, gdzie wymagana jest wysoka paroprzepuszczalność.

Materiałem często stosowanym do izolacji termicznej, a także ochrony przed roznoszeniem się dźwięków są płyty polietylenowe o niskim współczynniku przewodzenia ciepła i bardzo odporne na czynniki zewnętrzne, które sprawdzają się m.in. przy ocieplaniu elementów stropów, tarasów albo balkonów. Bardzo dobre właściwości termiczne i akustyczne mają płyty fenolowe. Osiągają one bardzo korzystny współczynnik λ na poziomie 0,020–0,024 W/m·K, a przy tym są paroszczelne oraz wyróżniają się wysoką wytrzymałością na obciążenia, dobrze sprawdzają się więc w roli termoizolacji posadzek. Często są pokrywane  dodatkowymi powłokami wzmacniającymi, np. włóknem szklanym, lub materiałami ułatwiającymi szybki montaż we wnętrzu budynku, choćby okładziną kartonowo-gipsową.

Wiele materiałów izolacyjnych nadaje się również do zabezpieczania instalacji technicznych prowadzonych w budynkach. Otuliny rur i kanałów mogą być wykonywane np. z pianki polietylenowej, która najczęściej stanowi zabezpieczenie instalacji wodnych – ciepłej wody użytkowej oraz centralnego ogrzewania, a także systemów klimatyzacyjnych. Pianki z PE są w stanie pracować w temperaturze do 105°C, zapewniając współczynnik przewodzenia ciepła miedzy 0,037 a 0,045 W/m·K. W podobnej roli używane są pianki poliuretanowe czy polizocyjanuranowe, które mają o wiele szerszy zakres temperatur, w których mogą być bezpiecznie użytkowane – od –200°C do +135°C dla PUR i +200°C dla PIR. Bardzo korzystnie kształtują się również ich współczynniki przewodzenia ciepła, wynoszące odpowiednio 0,026–0,030 W/m·K oraz 0,021–0,028 W/m·K.