TOPLINSKE IZOLACIJE

[Admin]

Zadaća je toplinske izolacije smanjivanje toplinskih gubitaka, a posredno i troškova za energiju, ali i zaštita nosive konstrukcije od vanjskih vremenskih utjecaja i njihovih posljedica.

Kod današnjih uobičajenih postupaka gradnje potrebno je ovoj zgrade dodatno toplinski izolirati jer osnovni konstrukcijski materijali, koji zgradi osiguravaju nosivost i krutost, provode više topline nego li je prihvatljivo. Zadaća je toplinske izolacije smanjivanje toplinskih gubitaka, a posredno i troškova za energiju, ali i zaštita nosive konstrukcije od vanjskih vremenskih utjecaja (npr. kiše, intenzivne promjene temperature i sunčeva zračenje) te njihovih posljedica (kao što su vlaženje konstrukcije, smrzavanje u unutrašnjosti nosivih zidova, pregrijavanje). Poboljšana toplinska izolacija ovoja zgrade također neposredno utječe na čovjekov osjećaj u prostoru boravljenja jer su unutarnje površine zidova toplije, što poboljšava toplinski ugođaj u zgradi. Pri izboru primjerenog materijala za toplinsku zaštitu zgrade treba poštovati nekoliko kriterija. Glavna karakteristika za odabir materijala jest toplinska provodljivost. Što je manja toplinska provodljivost, to je bolji toplinsko-izolacijski materijal. Na postignutu toplinsku zaštitu zgrade utječe debljina i toplinska provodljivost toplinsko-izolacijskog materijala. Mjerilo za toplinske gubitke kroz element ovoja zgrade je koeficijent prolaska topline koji mora biti što manji za dobro toplinski izoliran ovoj zgrade. Pri ocjenjivanju raspoloživih materijala, osim toplinske provodljivosti, važno je poštivati i druge kriterije kao što su protupožarna otpornost, difuzijska propusnost, gustoća materijala, stišljivost, trajnost, osjetljivost na navlaživanje. Odluka o izboru materijala povezana je s predviđenim mjestom i načinom ugradnje. Često je važan faktor pri odlučivanju i cijena materijala. Ponuda toplinsko - izolacijskih materijala na tržištu posljednjih je godina vrlo bogata. Osim uobičajenih i iskušanih klasičnih toplinsko-izolacijskih materijala na tržište dolaze i novi, tj. alternativni toplinsko izolacijski materijali koje proizvođači često predstavljaju kao ekološke materijale.

Podjela toplinsko-izolacijskih materijala: Toplinsko izolacijski materijali mogu se podijeliti s obzirom na kemijski sastav i na strukturu. Anorganski i organski materijali imaju predstavnika u skupini najčešće upotrebljavanih klasičnih toplinsko-izolacijskih materijala. Od anorganskih materijala, na prvome je mjestu po opsegu uporabe toplinska izolacija od mineralnih vlakana, staklena i kamena vuna, a od organskih materijala najvažniji su pjenasti materijali, na primjer ekspandirani i ekstrudirani polistiren te pjenasti poliuretan. S obzirom na fizikalno-kemijske karakteristike toplinsko-izolacijski materijali mogu se podijeliti na vlaknaste i porozne materijale. Među vlaknaste materijale spadaju tvari od (umjetnih) mineralnih vlakana, te biljnih i životinjskih vlakana. Poroznim materijalima pripadaju anorganske tvari, prirodne organske i sintetičke organske tvari. S uporabnog stajališta važna je podjela na "tradicionalne" i tzv. "ekološke" ili "alternativne" toplinsko-izolacijske materijale, koja je u praksi dosta uobičajena, iako nije najsretnija i mjestimično se može opovrgnuti. Kao ekološki toplinsko izolacijski materijal označuje se materijal odnosno proizvod koji se odlikuje time da u cijelom životnom krugu, od proizvodnje preko uporabe do odstranjivanja, što manje zagađuje okoliš. Energija potrebna za proizvodnju toplinsko-izolacijskih materijala razlikuje se ovisno o materijalima. Niske vrijednosti odnosa potrebne energije u proizvodnji i postignute toplinske vrijednosti postižu mineralna vuna, celuloza, pluto, kokos, srednju vrijednost ima ekstrudirani i ekspandirani polistiren, drvene ploče od strugotina i perlit, dok među energetski rasipne u fazi njihove proizvodnje pripadaju pjenasto staklo i drvene vlaknatice. I nakon uklanjanja toplinsko-izolacijski materijali moraju što manje zagađivati okoliš, a dobro je ako se mogu odložiti na odlagališta bez opasnosti emitiranja štetnih tvari u površinu zemlje. Mogućnost reciklaže, djelomične ili u cijelosti, dodatna je prednost.

Mineralna vlakna: Izolacija od mineralnih vlakana (kamena i staklena vuna) kemijski je neutralna, ne mrvi se, ne stari, postojana je pri visokim temperaturama. Kamena se vuna proizvodi od bazalta i diabaza s dodanim koksom pri temperaturi taljenja oko 1600°C. Staklena vuna nastaje pretežno iz kvarcnog pijeska s mogućnošću dodavanja recikliranog stakla u elektropećima pri temperaturama oko 1350°C. Raspuhivanjem nastaju vlakna koja se povezuju dodavanjem veziva. U toj fazi mineralna vuna dobiva karakterističnu boju, staklena je vuna žuta, a kamena sivozelena. Mineralna se vuna proizvodi u obliku ploča, u rolama, kašira se na različite nositelje (stakleni voal, ljepenku, aluminijsku foliju). Toplinska je provodljivost mineralne vune dobra, u području između 0,03 i 0,045 W/mK, što je uvrštava u najbolje toplinske izolatore. Teškoću predstavlja brzi rast toplinske provodljivosti pri navlaživanju, stoga je potrebno posebnu pozornost posvetiti skladištenju, kvalitetnoj izvedbi. Slabost je to što potrebno razmjerno mnogo energije u proizvodnji, oko 460 kW na kubični metar, iako iskorištavanje primarne energije često odstupa. Razgradivost materijala je slaba, stoga struka zahtijeva uvođenje postupaka recikliranja. Mineralna vuna, zbog sićušnih vlakana od kojih je sastavljena, može utjecati na zdravlje ljudi. Stoga se pri radu s mineralnom vunom treba pridržavati zaštitnih mjera. Ugrađuje li se na unutarnjoj strani zida, sićušna vlakna mogu se odstraniti dobrim prozračivanjem prostora. Mineralna je vuna široko rabljen i ekonomičan materijal.

Područje toplinsko-izolacijskih materijala s gledišta uključivanja tzv. ekoloških materijala u zgradu posebno je zanimljivo, jer se u posljednje vrijeme na tržištu pojavljuju novi, alternativni izolacijski materijali.

Ekstrudirani polistiren: Materijal, zbog drugačijeg postupka proizvodnje, ima zatvorene stanice i praktički ne upija vodu. Stoga je, unatoč većoj cijeni u usporedbi s ekspandiranim polistirenom, gotovo nepogrešiv izbor na mjestima gdje je toplinska izolacija u neposrednom dodiru s vodom (toplinska zaštita podrumskih zidova, obrnuti ravni krov). Proizvodni postupak je manje ugodan za okoliš nego proizvodnja ekspandiranog polistirena, potrebno je nešto više energije, a u proizvodnji se rabe plinovi štetni za ozonske slojeve. Ekstrudirani je polistiren za razliku od uobičajeno bijeloga ekspandiranoga polistirena obojen (svijetloplavo, svijetlozeleno, ružičasto) u karakterističnu boju pojedinog proizvođača. Poliuretanske pjene Poliuretanske pjene imaju nekoliko boljih toplinsko-izolacijskih karakteristika, između 0.02 i 0.035 W/m2K. Sirovina za proizvodnju dolazi iz naftnoprerađivačke industrije, pri čemu kao nusprodukt nastaju otrovni plinovi (fosgen, isooktan). Donedavno su se u proizvodnji tvrdih pjena rabili potisni plinovi štetni za ozonski plašt. U novijim postupcima za proizvodnju tvrdih pjena upotrebljavaju se potisni plinovi pentan i izopentan te CO2 kao potisni plin za proizvodnju mekih pjena. Ispuštanje štetnih kemijskih tvari nakon ugradnje je zanemarivo; slabost je razvijanje otrovnih plinova pri gorenju. Primarna energija za proizvodnju je između 750 i 1030 kWh/m3. Cijenom se poliuretanska pjena svrstava u skuplje materijale, u skupinu ekstrudiranog polistirena ili pjenastog stakla. Poliuretanska pjena upotrebljava se, prije svega, u industriji i kod nekih postupaka sanacije krovova. Otporna je na temperaturne promjene (do 100 -150°C), vlagu i plijesan, ali i na ultraljubičasto zračenje. Zbog načina ugradnje i spajanja s drugim materijalima ili slojevima problematično je njezino uklanjan.

Alternativni toplinsko-izolacijski materijali: Suvremenim trendovima u graditeljstvu ne želi se samo smanjiti uporaba energije u zgradi te tako postići manje opterećivanje okoliša, već se ujedno želi ugrađivati okolišu ugodne materijale. Tako su na tržištu na raspolaganju različiti toplinsko-izolacijski materijali od više ili manje prirodnih sirovina i recikliranih proizvoda. Kod tih je proizvoda, uz prednosti vezanih uz okoliš, u obzir potrebno uzeti i određene slabosti u usporedbi s klasično korištenim materijalima. Toplinska izolacija od celuloze, starog papira, drvenih otpadaka, ekspandirane gline, perlita, trstike, lana, slame, kokosa, pluta, pamuka ili ovčje vune ima uobičajeno nešto slabiju toplinsku provodljivost od klasičnih materijala. Isto tako još nema pouzdanih podataka o trajnosti svih tih materijala. Kod nekih su, posebno organskih materijala, potrebni dodaci za poboljšavanje protupožarne otpornosti iako, unatoč tomu, ti materijali ne postižu protupožarne otpornosti klasičnih izolacijskih materijala. Obično je cijena alternativnih materijala viša od uobičajenih proizvoda. Celulozni pramičci Među tzv. ekološkim toplinsko-izolacijskim materijalima najpopularniji su celulozni pramičci. Njihova je prednost u tome što su reciklirani proizvodi koji se dobivaju preradom starih novina. Toplinsko-izolacijske karakteristike izolacije od starog papira odlične su, a cijena umjerena. Celulozni pramičci obrađuju se borovim smolama, što treba poštivati pri izboru odlagališta. Kemikalije koje se rabe u suvremenim tiskarskim procesima ne predstavljaju spomena vrijedno onečišćenje okoliša. Mnogi se alternativni materijali, prije svega organskih izvora, obrađuju borovim vezivima, kako bi se smanjila njihova gorivost. Borovi spojevi su otrovni, stoga se pri radu s njima treba koristiti zaštitnim sredstvima. To je i razlog zašto ih ne valja kompostirati kao što to preporučuju neki proizvođači.

Pluto: Pluto i ekspandirano pluto toplinsko-izolacijski su materijali s dužom tradicijom uporabe. Njihove su prednosti dobre izolacijske karakteristike, ne mrve se i ne gnjiju, rad s njima je jednostavan. Slabost su dugi transporti jer se pluto uvozi iz Portugala, Španjolske, Afrike. Za dobivanje pluta potrebne su velike plantaže, zbog 10-godišnjega vremenskog razmaka između dvaju ljuštenja pluta. U nekim se slučajevima radi o recikliranim džepovima od pluta. Teškoću predstavlja dimenzijska nestabilnost proizvoda. Cijena proizvoda povezana je s kakvoćom. Ovčja vuna Ovčja se vuna može rabiti u starijim konstrukcijama, podovima i kao izolacija cijevi. Njezina je slabost pomanjkanje osnovne sirovine za širu uporabu. Velik se dio vune uvozi s Novog Zelanda, a to znači dugotrajan transport. Po izolacijskim karakteristikama ovčja se vuna može uspoređivati s tradicionalnim materijalima. Potrebni su dodaci za smanjenje gorivosti, tj. posebna obrada vlakana za postizanje samogasivosti. Nije preporučljivo izabrati ovčju vunu koja se obrađuje s borovom soli.

Pamuk: Pamuk je kao toplinsko-izolacijski materijal na tržištu prisutan tek nekoliko godina. Dobar je toplinski izolator i cjenovno prihvatljiv. Za poboljšanje protupožarne otpornosti dodaju mu se borove soli. Tradiciju uporabe ima u Pakistanu i Egiptu, jer je tamo kao materijal jeftin i dostupan. Trstika Trstika je u prošlosti služila kao toplinsko-izolacijski materijal, a danas se od nje oblikuju izolacijske ploče. Ona se najčešće rabi za obnovu zgrada graditeljske baštine. Na sličan se način upotrebljava i slama, lan te izolacija od kokosovih vlakana. Izolacija od kokosovih vlakana po toplinskim karakteristikama pripada boljim materijalima, ne gnjije te obrađena s dodacima pripada normalno zapaljivim materijalima. Drvena vlakna Od drvenih vlakana s dodatkom mineralnih veziva oblikuju se izolacijske ploče. Unatoč nešto slabijoj toplinskoj provodljivosti ti proizvodi imaju veliku čvrstoću, ne gore, lako se omotavaju i stoga imaju široko područje primjene. Preradom drvenih otpadaka i dodavanjem ljepila izrađuju se drvene vlaknatice, tvrde ili meke ploče koje se često upotrebljavaju u kombinaciji s nasutim izolacijskim materijalima.

Perlit, vermikulit i ekspandirana glina: Perlit, vermikulit i ekspandirana glina nasipni su toplinsko-izolacijski materijali. Ekološki nisu sporni, njihova je prednost negorivost. Za proizvodnju je potrebno mnogo energije. Pri ugradnji u vertikalne konstrukcije dolazi do slijeganja nasutog ma terijala. Takvi se materijali mogu upotrebljavati kao punila toplinsko-izolacijskih žbuka. Pjenasto staklo Pjenasto je staklo dobar toplinski izolator, paropropustan je, ne upija vodu, postojan na kemikalije, ne gori i ima visoku tlačnu čvrstoću. Za njegovu je proizvodnju potrebno mnogo energije i cijena mu je visoka. Novu generaciju toplinsko-izolacijskih materijala predstavljaju prozirne toplinske izolacije. Osim male toplinske provodljivosti, koja smanjuje toplinske gubitke, omogućavaju iskorištavanje sunčeva zračenja za grijanje masivnog zida iza prozirne toplinske izolacije i tako doprinose poboljšanju toplinske bilance zgrade.