Početna stranicaKazalo stranicaKontaktIspis

Toplinska izolacija

 

Toplinska izolacija ako je nedovoljna, dovodi do povećanih toplinskih gubitaka zimi, hladnih obodnih konstrukcija, oštećenja nastalih kondenzacijom (vlagom), te pregrijavanja prostora ljeti. Posljedice su oštećenja konstrukcije, te neudobno i nezdravo stanovanje i rad. Zagrijavanje takvih prostora zahtijeva veću količinu energije, što dovodi do povećanja cijene korištenja i održavanja prostora, ali i do većeg zagađenja okoliša. Poboljšanjem toplinsko izolacijskih karakteristika zgrade moguće je postići smanjenje ukupnih gubitaka topline građevine za prosječno od 40-80%.

Dobro poznavanje toplinskih svojstava građevinskih materijala jedan je od preduvjeta za projektiranje energetski učinkovitih zgrada. Toplinski gubici kroz građevni element ovise o sastavu elementa, orijentaciji i koeficijentu toplinske vodljivosti. Bolju toplinsku izolaciju postižemo ugradnjom materijala niske toplinske provodljivosti, odnosno visokog toplinskog otpora. Toplinski otpor materijala povećava se s obzirom na debljinu materijala.

Koeficijent prolaska topline U je količina topline koju građevni element gubi u 1 sekundi po m2 površine kod razlike temperature od 1 K, izraženo u W/m2K. Koeficijent U je bitna karakteristika vanjskog elementa konstrukcije i igra veliku ulogu u analizi ukupnih toplinskih gubitaka (kWh/m2), a time i potrošnji energije za grijanje. Što je koeficijent prolaska topline manji, to je toplinska zaštita zgrade bolja. Toplinski otpor R izražava otpor materijala prolasku topline. Mjerna jedinica je m2K/W. To je suprotna vrijednost koeficijentu prolaska topline U.

Koeficijent toplinske vodljivosti k (W/mK) je količina topline koja prođe u jedinici vremena kroz sloj materijala površine 1 m2, debljine 1 m kod razlike temperature od 1 K. Vrijednost koeficijenta različita je za različite materijale, a ovisi o gustoći, veličini i povezanosti pora i stanju vlažnosti materijala.

Vrste toplinskih izolacija

Na toplinsku zaštitu utječu debljina sloja toplinske izolacije i koeficijent toplinske vodljivost materijala k (W/mK). Ponuda toplinsko izolacijskih materijala na tržištu je raznolika, a možemo ih podijeliti na anorganske i organske materijale. Od anorganskih materijala najviše se koriste kamena i mineralna vuna, dok je među organskim materijalima najpopularniji polistiren. Većina uobičajenih toplinsko izolacijskih materijala ima koeficijent toplinske vodljivosti k = 0,030-0,045 W/mK, pa potrebna debljina za koeficijent prolaska topline U = 0,40 W/m2K iznosi 8-11 cm.

Mineralna vuna

       

Mineralna vuna je dobar toplinski izolator s koeficijentom toplinske vodljivosti k između 0,035 i 0,045 W/mK, što je uvrštava među najbolje toplinske izolatore. To je izolacijski materijal mineralnog porijekla za toplinsku, zvučnu i protupožarnu izolaciju u građevinarstvu, industriji i brodogradnji. Mineralna vuna ima visoku otpornost na požar, paropropusna je i djelomično vodootporna. Otporna je na starenje i raspadanje, te na mikroorganizme i kukce. Koristi se u svim vanjskim konstrukcijama za toplinsku zaštitu, te u pregradnim zidovima za zvučnu zaštitu. Jedino mjesto gdje se ne preporuča je za izolaciju podrumskih zidova pod zemljom.

Dobiva se ili propuhivanjem pare (zraka) kroz užarenu zguru (šljaka) visokih peći ili prelijevanjem mase dijabaza (na temperaturi od 1600-1700 °C) preko brzo rotirajućih, šamotnih diskova. Dobivene fine staklaste niti slažu se u "vunu". Gustoća ove vune se kreće između 40-50 i 200-300 kg/m3, a ovisi o stupnju zbijenosti. Priprema se (pakira) u rastresitom stanju, u užetima, u vidu filca, jastuka (u rolama, na mekoj podlozi ili jednostavno proširenih na pergamentu) i u obliku polutvrdih ploča uz dodatak veziva, fenolnih smola. Ove su ploče zbog tih smola otporne samo do temperatura od 250 °C. Inače neobrađena vuna podnosi temperature do 800 °C. Mineralna je vuna, u bilo kojem vidu, premekana za direktnu podlogu hidroizolaciji. Ako se ugrađuje u vertikalnom položaju, mora se osigurati pridržavanje (osim za ploče).

Mineralna vuna je nekoliko desetaka puta paropropusnija od ostalih fasadnih izolacija i zahvaljujući tom svojstvu zidovi kuće dišu i ujedno ne dolazi do pojave po zdravlje opasnih plijesni i gljivica. Četveročlana obitelj dnevno proizvede i do 8 litara vlage koja se zadržava u prostoru ako ne može proći van! Struktura vlakana mineralne vune osigurava izvrsnu zvučnu izolaciju vanjskog zida, smanjuje razinu buke koja dopire izvana i doprinosi ugodnijem boravku. Mineralna vuna je izuzetno postojan materijal koji zadržava svojstva kroz duže vrijeme i ne mijenja dimenzije koje uzrokuju naprezanja i mikropukotine na fasadi. Mineralna vuna je otporna na kemikalije i nije pogodan materijal za kukce koji se mogu nastaniti u nekim drugim izolacijskim materijalima i dovesti do oštećenja, svojom elastičnom strukturom doprinosi otpornosti fasade na udarce.


Razlika između mineralne, staklene i kamene vune


Pod mineralnom vunom se podrazumevaju i staklena i kamena vuna. Razlika između njih je u sirovini od koje se dobijaju, tehnološkom postupku i krajnjim osobinama materijala. Glavna sirovina od koje se dobija staklena vuna je kvarcni pijesak s dodatkom recikliranog stakla. Kamena vuna se dobija od kamenih minerala, dolomita, bazalta i diabaza sa dodatkom koksa.

Razlika je u načinu izrade vlakana: staklena vlakna se izrađuju ulivanjem istopljenog stakla u rotore, kamena pak sa nalivanjem istopljene kamene smeše na rotacione valjke. Vlakna od staklene vune su elastičnija i približno 10 puta duža. Povratna elastičnost vlakana omogućava sabijanje na 5 puta manji obujam, što podrazumeva manji obujam u transportu i skladištenju. Ugradnja je jednostavnija, jer nije potrebno precizno rezanje materijala na ugradnu mjeru. Po ugradnji praktično ne ostaju prazna i nepopunjena mesta, koja predstavljaju toplinske mostove.


Kamena vuna za ravni krov


Namijenjena je za toplinsku, zvučnu i protupožarnu izolaciju klasičnih prohodnih, neprohodnih i zelenih ravnih krovova na betonskoj podlozi ili na čeličnim profiliranim konstrukcijama. Odlikuje se povećanom tlačnom čvrstoćom (do 90 kPa), što predstavlja kvalitetno rješenje kod krovova s povećanim zahtjevima glede stalnog i pokretnog opterećenja (ispod strojarskih instalacija, solarnih i fotonaponskih panela (sunčanih elektrana) i sl.Izuzetno tvrde ploče od kamene vune, negorive, otporne na visoke temperature, vodoodbojne, otporne na starenje te  kemijski neutralne.


Polistiren

Polistiren ili stiropor ima dobra izolacijska svojstva s koeficijentom toplinske vodljivosti k između 0,035 i 0,040 W/mK, te je niske cijene i jednostavne ugradnje, danas je to jedan od najpopularnijih izolacijskih materijala. Koristi se najviše kao toplinska zaštita, u svim vanjskim konstrukcijama, te kao plivajući pod u podnim međukatnim konstrukcijama. Ima znatno slabija protupožarna svojstva od kamene vune, te nije otporan na temperature više od 80 °C. Često se koristi za toplinsku zaštitu podrumskih zidova – ekstrudirani polistiren.

U prvom mjesecu nakon izrade još se izlučuje ekspandirno sredstvo (plin pentan), kasnije je materijal u potpunosti stabiliziran. Kad ishlapi sredstvo za ekspandiranje, proizvodi se dimenzijski stabiliziraju, pa se govori o starenju, odnosno odležavanju. Polistirenske ploče trebaju odležati 60 dana i više, da su kvalitetno sposobne za ugradnju u fasade i ravne krovove. Paropropusnost ekspandiranog polistirena ovisi o volumenskoj težini ekspandiranog polistirena i iznosi od 40 do 100 m (ekvivalent debljine zračnog sloja difuzije vodne pare sd je vrijednost, koja znači za koliko puta je neki materijal više paronepropusan od sloja zraka 1 m i označava se u m). Gustoća polistirena je od 20-30 kg/m3.

Ekspandirani polistiren EPS

       

EPS je izolacijski materijal koji se koristi kako za toplinsku tako i za zvučnu izolaciju.
EPS kao proizvod je prvi patentirao njemački koncern BASF još davne 1954. godine te ga je počeo proizvoditi pod zaštićenim imenom STYROPOR, koji je postao sinonim za EPS.

Maksimalna dozvoljena radna temperatura za EPS materijale, kao i za sve termoplastične materijale, ovisi o trajanju i intenzitetu opterećenja povišenom temperaturom. Ako nije pod velikim opterećenjem stiropor podnosi kratkotrajnu temperaturu do 100°C. S povećanjem gustoće stiropora povećava se i otpornost na povišene temperature, ali granična vrijednost ostaje ista.

Maksimalna trajna temperatura neopterećenog stiropora iznosi 75-85°C.Stiropor ima izrazito malu toplinsku vodljivost. Stoga su toplinsko-izolaciona svojstva izvrsna. Toplinska vodljivost ovisi o temperaturi i gustoći. Porastom gustoće stiropora toplinska vodljivost pada (bolje izolaciono svojstvo). Kod odabira tipa stiropora bitno je ugraditi onaj odgovarajućih mehaničkih karakteristika, a zatim većom debljinom postići bolja izolacijska svojstva.

U europskim normama je klasificiran kao Eurorazred E odnosno po DIN normi klasa B1, teško zapaljiv materijal, u dodiru sa plamenom ne gori nego se samo tali, a pri uklanjanju plamena prestaje se taliti.Toplinska izolacija ravnog krova i terasa iznad zatvorenog prostora je vrlo bitna jer značajno smanjuje toplinske gubitke pri grijanju zimi i hlađenju ljeti. Za tu namjenu koriste se stiropor ploče tipa EPS 150 i EPS 200 zbog svoje velike nosivosti, odlične toplinske izolacije i male vodoupojnosti (manje od 3%). Izbor tipa stiropora ovisi o namjeni i opterećenju krova ili terasa (prohodni ili neprohodni, zeleni krov i sl.).

Ekstrudirani polistiren XPS

       

Krovovi, a naročito ravni spadaju u najkritičnije dijelove zgrade. Zato odgovarajuće tehničko rješenje ima velik utjecaj na vijek trajanja i pojavu mogućih propusta.
Kod klasično građenih ravnih krovova, zbog odvodnje oborinskih voda i sl. hidroizolacija se polaže kao završni sloj koji je izložen klimatskim i drugim utjecajima okoline te mehaničkim oštećenjima pa se zbog toga i stručno ugrađeni materijali mogu lako oštetiti.

Kod klasično izvedenih krovova hidroizolacija se nalazi iznad toplinske izolacije a kod "obrnutih" ravnih krovova slojevi se zamjenjuju tako da toplinska izolacija dolazi na hidroizolaciju te time:

¤ hidroizolacija dobiva zaštitu od ekstremnih temperaturnih i mehaničkih oštećenja
¤ hidroizolacija dobiva zaštitu od UV- zračenja
¤ produžava vijek trajanja hidroizolacije
¤ možemo izvoditi toplinsku izolaciju neovisno od vremenskih uvjeta

Kod "obrnutih" ravnih krovova, toplinsko-izolacioni materijal je izložen krajnjim vremenskim utjecajima:

¤ promjenama temperature
¤ periodima smrzavanja-otapanja-grijanja
¤ vlagi, oborinama
¤ mehaničkim opterećenjima

zato toplinska izolacija mora odgovarati određenim uvjetima.

Toplinsko-izolacione ploče od tvrde pjene ekstrudiranog polistirena razvijene su za primjenu u specijalnim područjima. Posjeduju osobine visokog standarda koji zadovoljava postavljene zahtjeve za toplinsku izolaciju "obrnutih" ravnih krovova:

¤ ima homogenu strukturu zatvorenih ćelija
¤ upijanje vode je zanemarivo
¤ otporan na mraz
¤ koeficijent toplinske vodljivosti je nepromjenljiv i uz dugotrajno vlaženje
¤ veliko tlačno naprezanje (kod 10% deformacije 0,3 N/mm2)
¤ postojanih dimenzija
¤ otporan na starenje i raspadanje

Ove osobine omogućuju široku primjenu ekstrudiranog polistirena i u slučaju neprohodnih krovova, terasa, krovnih vrtova.
Njegovom primjenom maksimalno dolaze do izražaja prednosti "obrnutih" slojeva:

¤ hidroizolacija ima zaštićeni položaj
¤ trajna hidro- i toplinska izolacija
¤ nije potreban sloj za izjednačavanje parnog pritiska
¤ besprijekorne fizikalne karakteristike
¤ brza i jednostavna izvedba
¤ manja debljina slojeva ravnog krova, terasa i krovnih vrtova

Primjena

Na izvedenu hidroizolaciju polažu se toplinsko-izolacione ploče sa stisnutim spojevima bez ljepljenja u jednom sloju a zatim na toplinsku izolaciju polaže se zaštitno-razdijelni sloj geotekstila težine cca 140 g/m2. Na to dolazi, u slučaju neprohodnih krovova, zaštitni šljunčani sloj min. debljine 5 cm a kod prohodnih krovova pijesak min. debljine 3 cm i betonska ili sl. obloga. Kod krovnih vrtova polaže se, na ploče od ekstrudiranog polistirena, drenažni sloj s geotekstilom iznad a potom projektirani zemljani slojevi. Kad se upotrebljava hidroizolacija od umjetnih materijala, preporučljivo je ugraditi između betonske ploče i izolacije sloj za razdvajanje a ako je hidroizolacija od PVC-a tada treba između ploča od ekstrudiranog polistirena i hidroizolacije ugraditi zaštitno-razdijelni geotekstil.
Ploče od ekstrudiranog polistirena ne smiju se trajno izložiti UV zračenju i temperaturi većoj od 75 C.