Klasyfikowanie termoizolacyjnych wyrobów i materiałów można przeprowadzić w oparciu o różne kryteria, do których zalicza się np.

Transkrypt

1 Klasyfikowanie termoizolacyjnych wyrobów i materiałów można przeprowadzić w oparciu o różne kryteria, do których zalicza się np.: rodzaj surowca (klasyfikacja surowcowa), przeznaczenie i dziedziny zastosowania, rodzaj formy i zewnętrzny wygląd gęstość objętościową. Opracowała: dr inż. Teresa Rucińska Termoizolacje charakteryzuje: porowatość powyżej 50% do 98% gęstość objętościowa poniżej 500kg/m 3 współczynnik przewodzenia ciepła poniżej 0,20W/(mK) typowy 0,05W/(mK) Wyroby różnicuje rodzaj porów: komórkowe, ziarniste, włókniste, blaszkowe i mieszane Materiały o budowie komórkowej charakteryzują jednorodne sferyczne pory, równomiernie rozłożone w objętości materiału. Taką strukturę maja betony komórkowe, szkło spienione, spienione masy plastyczne. Materiały sypkie charakteryzuje struktura ziarnista. Wielkość ich porowatości zależy od rozkładu średnic ziaren składowych (granulometria). Im bardziej ziarna są jednorodne pod względem rozmiarów, tym większa jest porowatość. Materiały z włókien organicznych lub mineralnych (włókna roślinne, wełna mineralna i wata szklana) mają strukturę włóknistą. Blaszkowa budowa właściwa jest dla materiałów mających w swoim składzie łyszczyki - mikę, np. spęczniony wermikulit, muskowit, biotyt Są również materiały o strukturze mieszanej, zbudowane zarówno z włókien, jak i ziaren. Budowa materiału wpływa nie tylko na jego właściwości termoizolacyjne, ale również na: cechy wytrzymałościowe, gęstość objętościową i pozostałe fizykomechaniczne parametry, na termoizolacyjne właściwości materiałów ma wpływ ich struktura. 1

2 W materiałach anizotropowych duży wpływ na przewodzenie ciepła ma kierunek przepływu ciepła przez materiał. Obserwuje się to w przypadku drewna: dla drewna sosnowego o gęstości 550 kg/m³ przy przepływie ciepła równoległego do kierunku włókien współczynnik przewodzenia ciepła wynosi 0,36 W/(m K), natomiast przy przepływie ciepła prostopadle do kierunku włókien 0,16 W/(m K). Kierunek ułożenia włókien w materiałach izolacyjnych, takich jak wełna mineralna lub wełna szklana, ma również duży wpływ na wartość współczynnika przewodzenia ciepła. Właściwość ta jest wykorzystywana w przypadku produkcji materiałów izolacyjnych w celu otrzymania produktu o wymaganej izolacyjności cieplnej. Podział termoizolacji ze względu na pochodzenie surowca: materiały pochodzenia organicznego: płyty pilśniowe porowate, płyty wiórowo-cementowe (suprema), płyty wiórkowo-magnezjowe (heraklith), płyty wiórowe poprzecznie prasowane i wytłaczane, materiały pochodzenia organicznego: płyty i maty trzcinowe, płyty i maty ze słomy, wyroby korkowe, miał torfowy, płyty torfowe, włókna celulozowe (np. ekofiber, celugran), kauczuk naturalny o strukturze komórkowej (pory zamknięte - aeroflex). materiały pochodzenia mineralnego: wełna mineralna (bazaltowa, diabazowa, z żużla wielkopiecowego, z piasku kwarcowego) w postaci: granulatu, płyt, płyt lamella, płyt laminowanych welonem szklanym, otulin, mat, materiały pochodzenia mineralnego: szkło piankowe czarne i białe, materiały i wyroby z ziemi okrzemkowej: wyroby termalitowe (cegły, płytki), otuliny termalitowe, zaprawy termalitowe), kruszywo keramzytowe; 2

3 materiały z tworzyw sztucznych polistyren piankowy, pianki poliuretanowe, piankowy polichlorek winylu, pianki mocznikowe (pianizol), pianka krylaminowa, pianki fenolowe Termoizolacje pochodzenia organicznego charakteryzuje niższa wytrzymałość i ograniczona użyteczność eksploatacyjna, z uwagi na: zwiększoną higroskopijność, podatność na destrukcyjne działanie wilgoci, nie wystarczającą odporność na podwyższone temperatury (maksymalnie do 100ºC). Materiały pochodzenia nieorganicznego nie mają tych wad i dobrze znoszą bardzo wysokie temperatury. Warstwowe płyty ścienne termoizolacyjne: ATLANTIS (blacha stalowa ocynkowana, powlekana min. warstwą poliestru - płyta polistyrenowa - blacha stalowa ocynkowana, powlekana min. warstwą poliestru), PAROC (blacha stalowa powlekana - płyta z wełny mineralnej - blacha stalowa powlekana), PW (blacha stalowa powlekana - warstwa poliuretanu - blacha stalowa powlekana) Zgodnie z obowiązującymi normami wyróżniamy: EN wyroby z wełny mineralnej (MW), EN wyroby z polistyrenu ekspandowanego (EPS), EN wyroby z ekstrudowanej pianki polistyrenowej (XPS), EN wyroby ze sztywnej pianki poliuretanowej (PUR), Zgodnie z obowiązującymi normami wyróżniamy: EN wyroby z pianki fenolowej (PF), EN wyroby ze szkła komórkowego (CG), EN wyroby z wełny drzewnej (WW), EN wyroby z ekspandowanego perlitu (EPB), EN wyroby z ekspandowanego korka (ICB), EN wyroby z włókien drzewnych (WF). Dla powyższych izolacji cieplnych została ustanowiona norma dotycząca oceny zgodności PN-EN "Wyroby do izolacji cieplnej. Ocena zgodności". Norma ta określa procedury i kryteria oceny zgodności wyrobu do izolacji cieplnej z właściwą europejską specyfikacją wyrobu. 3

4 Właściwości fizyczne wybranych termoizolatorów Wyrób Gęstość objętościowa o, [kg/m 3 ] Współczynnik przewodzenia ciepła, [W/mK] Odporność ogniowa Korek ,024-0,031 trudnopalny Ekofiber stropodachy połacie dachowe ściany Keramzyt frakcja 4-10 frakcja Płyty pilśniowe porowate bitumowane ,037-0,039 trudnopalny 0,065 0,055 0,045 0,052 niepalny trudnopalny Surowiec Kora dębu korkowego celuloza (makulatura) glina zręby potartaczne Wyrób Płyty wiórowe Heraklith Heraklith M Heraklith BM Heraklith M-3 (rdzeń EPS) Heraklith E-21 (rdzeń z MW) Heraklith SD (rdzeń z MW) Właściwości fizyczne wybranych termoizolatorów Ciężar [kg/m 2 ] 6,5-14,0 10,5-30,0 7,5-9,5 11,5-23,0 14,0-27,5 Współczynnik przewodzenia ciepła [W/mK] 0,09-0,10 0,09 0,15-0,041 0,15-0,040 0,15-0,040 Odporność ogniowa niepalny Surowiec wełna drzewna Właściwości fizyczne wybranych termoizolatorów Właściwości fizyczne wybranych termoizolatorów Wyrób Gęstość objętościowa o, [kg/m 3 ] Współczynnik przewodzenia ciepła, [W/mK] Wełna szklana ,03-0,045 Odporność ogniowa Niepalny (z wyjątkiem lepiszcza) Surowiec piasek kwarcowy lub szkło z recyklingu Wyrób Gęstość objętościowa o, [kg/m 3 ] Współczynnik przewodzenia ciepła, [W/mK] Odporność ogniowa Poliuretan poniżej 0,03 trudnopalny Surowiec żywice poliestrowe Wełna mineralna dachy płaski fasady izolacje przemysłowe ,035-0,045 niepalny diabaz, bazalt Polietylen ok.30 0,04 trudnopalny etylen z krakingu ropy naftowej i gazu ziemnego Polistyren ,04-0,045 samogasnący spieniony styren Wybrane wyroby termoizolacyjne Wyroby z wełny mineralnej (MW) Wyroby z wełny mineralnej (MW) Wełna bazaltowa Zastosowanie: wewnętrzna izolacja akustyczna istniejących elementów budowlanych min: murowanych, szkieletowych, betonowych, 4

5 Wyroby z wełny mineralnej (MW) IZOLACJA STROPÓW WENTYLOWANYCH Granulowana wełna szklana otrzymana z włókna szklanego. Izolacja termiczna i akustyczna stropodachów wentylowanych, murów szczelinowych. Produkt w postaci luźnego granulatu należy rozkładać stosując technologię "blowing insulation" - wdmuchiwanie przy pomocy sprężonego powietrza w trudnodostępne przestrzenie. Wyroby z wełny mineralnej (MW) OTULINY - gotowe kształtki cylindryczne Izolacja termiczna i akustyczna instalacji c.o., rurociągów wodnych, ciepłowniczych, parowych, węzłów cieplnych, rur kanalizacyjnych, kanałów spalinowych oraz rurociągów przemysłowych. Otuliny 7300 są stosowane jako izolacja przeciwkondensacyjna na rurociągach zimnej wody i okrągłych kanałach wentylacyjnych. Szkło piankowe - właściwości techniczne szkła piankowego na przykładzie WHITEGLASS: niepalność - sklasyfikowane jako materiał niepalny, pracuje w temperaturze od (-30) o C do 750 o C wytrzymałość na ściskanie - 2,6MPa, co pozwala na izolowanie powierzchni będących pod znacznym obciążeniem nietoksyczność i odporność na działanie kwasów - nie wydziela toksycznych substancji nawet pod wpływem wysokich temperatur, jest kwasoodporne szkło piankowe jest odporne na działanie grzybów, szkodników i gryzoni -brak składników organicznych łatwość montażu i obróbki - niski ciężar objętościowy, lekki, z łatwością przycina się przy pomocy prostych narzędzi, nie wymaga stosowania specjalnych siatek oraz klejów przepuszcza wilgoć i powietrze - dzięki, czemu może być stosowany zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz budynku Szkło piankowe jest stosowane jako izolacja termiczna, zimnochronna i akustyczna w: obiektach budowlanych o szczególnie zaostrzonych wymogach zabezpieczenia przeciwpożarowego budynkach użyteczności publicznej, np: hale sportowe, teatry, kina, filharmonie, szpitale, kościoły, idt. ) budynkach mieszkalnych wielokondygnacyjnych, budynkach mieszkalnych szeregowych (dźwiękochłonne ściany działowe ) budowlach podziemnych przy budowie statków i platform urządzeniach chłodni i klimatyzacji w zakładach produkcji żywności i leków 5

6 Termalit - wyroby termalitowe produkowane są z ziemi krzemionkowej, należą do ceramiki ognioodpornej. Najczęściej były i są formowane w kształtki o wymiarach cegły i używane do wykonywania izolacji pieców i kotłów. Mogą być stosowane do temperatury otocznie 900 o C. Granulat wulkaniczny (perlit): ma kształt drobnych, wewnątrz pustych kulek (perełek); jest produktem bardzo lekkim, chemicznie obojętnym, niepalnym, o stałej objętości i niewielkim ciężarze objętościowym. nie jest higroskopijny, charakteryzuje go wysoka odporność na warunki atmosferyczne (mróz, wilgoć) oraz szkodniki. współczynnik przewodności cieplnej λ kształtuje się na poziomie 0,042 0,059 W/(m K) i dźwiękoizolacyjne, wykazuje dobrą wytrzymałość na obciążenia. Aplikowany jest poprzez wdmuchiwanie pneumatyczne lub wsypywanie w różnorakie przegrody. Granulaty gliniane - np. keramzyt, liapor: kształt okrągłych lub owalnych bryłek, wewnątrz porowatych, o twardej zewnętrznej powłoce. współczynnik λ frakcji 2-20 mm kształtuje się na poziomie 0,10 W/(m K), wykazują odporność na czynniki chemiczne, atmosferyczne, grzyby, owady, gryzonie. Wyroby z polistyrenu - stosowane są do izolacji termicznej i akustycznej podłóg, ścian trójwarstwowych oraz w systemie dociepleń lekką mokrą, dachów. Polistyren produkowany jest jako ekspandowany (EPS) oraz ekstrudowany (XPS) (np. w kolorze zielonym, niebieskim, różowym). materiał bezwonny, niepalny, mrozoodporny o małej nasiąkliwości. 6

7 Współczynnik przewodzenia ciepła λ styropianu wynosi: styropian ekspandowany - od 0,032 do 0,045 W/(m K), styropian ekstrudowany - od 0,021 do 0,03 W/(m K). Oznaczenia styropianu Oznaczenia płyt styropianowych na przestrzeni czasu uległy znaczącym zmianom. Znajdują się na folii opakowaniowej, Deklaracjach Zgodności i fakturach. Poniżej przedstawiono nowe oznaczenia i ich odpowiedniki wg "starej" normy. Na opakowaniach, zakodowane są także parametry minimalne, które muszą być spełnione przez płyty styropianowe i dla poszczególnych typów. "Nowe" oznaczenia wg PN-EN "Stare" oznaczenia wg PN-B-20132:2004 EPS SZCZELINA FS 12 EPS FASADA FS 15 EPS FASADA FS 15 EPS DACH/PODŁOGA FS 20 EPS DACH/PODŁOGA/PARKING FS 30 EPS PODŁOGA/PARKING FS 40 EPS PŁYTY WARSTWOWE Z OKŁADZINAMI METALOWYMI EPS PŁYTY WARSTWOWE Z OKŁADZNAMI Z PAPY - DACHY FS 15 FS15 Parametry minimalne na przykładzie wybranego produktu EPS SZCZELINA EPS EN T1-L1-W1-S1-P2-BS75-CS(10)50-DS(N)5- DS(70,-)3 EPS FASADA EPS EN T2-L2-W2-S2-P3-BS115-CS(10)70-DS(N)2- DS(70,-)2-TR100 EPS DACH/PODŁOGA EPS EN T1-L1-W1-S1-P3-BS150-CS(10)100-DS(N)5- DS(70,-)2-DLT(1)5 Wyjaśnienie oznaczeń (dla EPS SZCZELINA) EPS - skrót nazwy styropianu; EN numer normy; T1 - tolerancja grubości (+/- 2 mm); L1 - tolerancja długości (+/- 3 mm); W1 - tolerancja szerokości (+/- 2 mm); S1 - tolerancja prostokątności (+/- 5 mm); P2 - tolerancja płaskości (+/- 15 mm); BS75 - wytrzymałość na zginanie; CS(10) - naprężenie ściskające przy 10% odkształceniu względnym; DS(N)5 - stabilność wymiarowa w warunkach laboratoryjnych; DS(70,-)2 - stabilność wymiarowa w określonej temperaturze i wilgotności; TR100 - wytrzymałość na rozciąganie prostopadle do powierzchni czołowych; DLT(1)5 - odkształcenie przy okreplonym obciążeniu ściskającym i temperaturze; Symbole 042, 040, 038, 036 [W/mK] - oznaczają maksymalne wartości współczynnika przewodzenia ciepła (lambda); Termoizolacje z poliuretanu - dwuskładnikowy system mieszaniny polieterowo-poliestrowej i polizocjanianu dwufenylometanu z dodatkiem środków spieniających powierzchniowo czynnych i katalizatorów kolor - jasno żółty do żółtego zapach - bezwonny, nie wydziela substancji toksycznych gęstość pozorna - od 45 do 120kg/m 3 współczynnik przewodnictwa ciepła - 0,019-0,025 W/(m K) wytrzymałość mechaniczna - na zginanie, ściskanie nie mniej niż 170kPa do 45MPa uzależniona od gęstości pianki PUR 7

8 paro i wodochłonność -w zanurzeniu maksymalnie 3,9% odporność termiczna - od (-40) o C do +150 o C, odporność ogniowa - samogasnąca B3, trudnopalna B2 butwienie i gnicie - odporna dźwiękochłonność - pochłania, tłumi dźwięki, drgania nie ulega rozkładowi i utlenianiu - pod wpływem wieloletniego użytkowania w warunkach zastosowani promieniowanie UV - nie odporna na długotrwałe działanie promieniowania; pokrycie zabezpieczenie np. farbami odpornymi na ultrafiolet Termoizolacje z poliuretanu Płyty pilśniowe (WF) - wytwarzane są metodą mokrą ze spilśnionej i zagęszczonej masy drzewnej. Włókna ułożone są różnokierunkowo, co zapewnia płycie wyrównanie cech jakościowo-wytrzymałościowych niezależnie od kierunku działania obciążeń. Wskutek dużego nacisku i wysokiej temperatury prasowania struktura płyty jest silnie zwarta. Płyty pilśniowe (WF) Porowate zwykłe: stosuje się przede wszystkim w budownictwie jako materiał izolacyjny i dźwiękochłonny. Arkusze mają duże wymiary, są sztywne, lekkie, łatwe w obróbce i montażu. Służą do izolacji cieplnej i wygłuszenia stropów. Stosuje się jako wykładziny sufitowe i izolacje dźwiękochłonną pomieszczeń. Płyty pilśniowe są doskonałym materiałem na opakowania i zabezpieczenia. Płyty pilśniowe (WF) Porowate bitumowe: płyty te stosuje się do izolacji cieplnej i akustycznej dachów, ścian i podłóg - wszędzie tam, gdzie potrzebna jest izolacja o podwyższonej odporności na wilgoć. Sztywne i lekkie arkusze płyt, o dużych wymiarach są łatwe w montażu Płyty pilśniowe (WF) 8

9 Płyty do zadań specjalnych Heraklith - produkuje się z wełny drzewnej wiązanej spoiwem magnezjowym. Technologia produkcji pozwala na dokładne łączenie włókien i uzyskanie odpowiedniej gęstości. Nadają się zarówno do zabudowy wnętrz na poddaszach, jak i stawiania ścian działowych. Sam materiał łatwo się mocuje na elementach konstrukcyjnych, zaś ściany działowe buduje się bez użycia jakichkolwiek stelaży. Płyty HERAKLITH Izolacja celulozowa - w grupie wyrobów do izolacji termicznej zwraca uwagę włókno celulozowe. Naturalne pochodzenie, możliwość pozyskania z odpadów, prosty proces wytwarzania z minimalnym zaangażowaniem energii, obojętny wpływ na mikroklimat pomieszczeń (tym samym, zdrowie człowieka), to bardzo ważne zalety. Izolacja celulozowa Zastosowanie produktu - izolacja termiczna i akustyczna: dachów połaciowych, stropów, stropodachów wentylowanych, poddaszy i ścian budynków mieszkalnych, hal przemysłowych, chłodni, budynków o skomplikowanej architekturze i trudnodostępnych przestrzeniach. Izolacja celulozowa C HA R A K T E RYS T Y K A Materiał: rozwłókniona celuloza odzyskiwana z makulatury zabezpieczona impregnatem Układanie: wdmuchiwanie materiału w przegrody na sucho lub metodą natrysku na spoiwie wodnym z zastosowaniem specjalistycznych maszyn 9

10 Izolacja celulozowa C HA R A K T E RYS T Y K A gęstość nasypowa: 32-65kg/m 3 współczynnik przewodzenia ciepła: Izolacja celulozowa W Polsce pierwsza linia technologiczna do produkcji izolacji celulozowej o nazwie Ekofiber była uruchomiona w Kielcach w roku 1994 r. λ = 0,040W/(m K) wilgotność sorpcyjna: 18% klasa reakcji na ogień: materiał trudno zapalny, nie kapiący i nie odpadający pod wpływem ognia Wykonywanie termoizolacji z włókien celulozowych Thermofloc. Zastosowanie: izolacja dachów, ścian, stropów, podłóg. Stopień zagęszczenia materiału waha się od 30 do 65 kg/m 3. Stopień zagęszczenia przy nadmuchu swobodnym wynosi kg/m 3 Wielkości współczynników przenikania ciepła ściany U=W/(m 2 K) podstawowych materiałów izolacyjnych w zależności od grubości [mm] i współczynnika przewodzenia ciepła λ W/(m K). 10