Reklama

poniedziałek, 9 listopada 2015

Materiały spienione – ciepła i cicha izolacja

Ponad 2000 lat temu zaczęto używać wyjątkowego materiału. Była to lekka skała, dobrze izolująca termicznie i akustycznie. W budownictwie stosowano ją m.in. na Islandii, gdzie nazywała się vikur, a na Hawajach znana była jako ‘ana. W Polsce także używano podobnego materiału zwanego pemzą lub, z łaciny, pumeksem. Co takiego jest w materiałach spienionych, że uznano, że ich stosowanie może przynieść korzyści?

Obecnie, po tysiącach lat rozwoju budownictwa, piany odgrywają ważną rolę wśród materiałów używanych do budowy budynków. Ten fakt mogą potwierdzić murarze korzystający z bloczków betonu komórkowego, specjaliści wykonujący docieplenia ze styropianu czy monterzy stolarki otworowej.

Główną cechą pian jest to, że nawet 98 procent ich objętości stanowi powietrze lub inny gaz. Przekłada się to na niski ciężar elementów wykonanych z materiałów spienionych, a więc łatwość transportu i operowania nimi na budowie. Piana może być do transportu spakowana w małej objętości metalowej tuby (np. piany montażowe) lub sprasowana (taśmy rozprężne). Taka piana formę finalną może uzyskać dopiero w miejscu zastosowania. Mała gęstość materiałów przekłada się także na cenę. Piany są zazwyczaj tańsze, gdyż kupując małą masę materiału, otrzymujemy jego dużą objętość.

Izolacyjność termiczna
Materiały spienione posiadają inne właściwości niż materiały lite. W budownictwie najważniejszą cechą jest lepsza izolacyjność termiczna pian. Wynika to z mechanizmu transportu ciepła: jeżeli gdzieś znajdują się dwa punkty, w których temperatura jest różna, to zachodzą procesy powodujące wyrównanie tych temperatur. Przegroda spieniona, czyli piana umożliwia wszystkie trzy sposoby transportu ciepła (przewodzenie, konwekcję i poprzez promieniowanie podczerwone), a niezbyt cienka ściana lita jedynie przewodzenie. Jednocześnie znacznie mniej ciepła jest przewodzone przez piankę, ze względu na jej budowę – mniejszą ilość samego materiału, który występuje jedynie w postaci cienkich ścianek pomiędzy pęcherzykami gazu. Dodatkowo można jeszcze polepszyć jej termoizolacyjność, regulując wielkość pęcherzyków wypełnionych gazem, ich rozmieszczenie oraz rodzaj gazu. Do pianki można też wprowadzić dodatki odbijające lub rozpraszające promieniowanie podczerwone (np. drobinki aluminium lub grafitu). Cząstki te muszą mieć kształt płytek oraz na tyle małe rozmiary by nie przewodziły ciepła.

Piana tłumiąca dzwięki
Drugą cechą, która odgrywa coraz większą rolę w nowoczesnym budownictwie, jest zdolność materiałów porowatych do tłumienia dźwięków. Trzeba pamiętać o różnorodności dźwięku, na którą składają się różne częstotliwości fal dźwiękowych, natężenia czy nawet postać widma. To oznacza, że dobór materiału wygłuszającego nie jest prosty.
Kompromis pomiędzy właściwościami mechanicznym a izolacyjnością akustyczną stanowi nadanie materiałowi sztywnemu struktury redukującej przechodzące dźwięki. Przykładem może być styropian akustyczny, w którym piana już po uformowaniu jest dodatkowo ściskana. Dzięki temu, uzyskuje się sztywne płyty o względnie dobrym współczynniku sztywności dynamicznej, co zapobiega rozchodzeniu się dźwięków uderzeniowych. Taki styropian nie wyróżnia się optymalnymi właściwościami termoizolacyjnymi i mechanicznymi, ale jest tani.

Metodą na polepszenie parametrów, przede wszystkim mechanicznych, jest zmiana tworzywa, z którego pianka została wykonana, na mniej sztywne. Taki materiał można wykonać z poliuretanu, najlepiej wstępnie spienionego, rozdrobnionego, a następnie sprasowanego do postaci kształtek konstrukcyjnych. Będzie miał on dobre parametry termoizolacyjne, bardzo dobre właściwości konstrukcyjne i doskonale wygłuszy, ale będzie 20 - 50 razy cięższy niż styropian akustyczny. Ten materiał może być używany tam, gdzie element spieniony przenosi obciążenia.

Ciepło i cicho, czyli dobry montaż
Co wybrać, aby w sposób ciepły i cichy zamontować stolarkę okienną? W miejscu podparcia okna najlepszym rozwiązaniem są sztywne piany o względnie dużej gęstości, powyżej 100kg/m3, a nawet powyżej 200kg/m3. Bardzo trwałe są materiały z prasowanej pianki poliuretanowej, dla których gęstość materiału wynosi nawet 500kg/m3. Tańszą opcję stanowi podparcie okna na styropianie – ciepłe, ale nie posiadające dobrych właściwości akustycznych. Jego wadą jest również to, że materiał degraduje i pojawiają się deformacje, które z upływem czasu powodują nieszczelności. Kształtki styropianowe, zwłaszcza z XPS, są jednak lepsze niż rozbudowane łączniki metalowe jak np. konsole.

Inaczej jest w przypadku montażu bocznych i górnej części okna. Stale pracują one pod wpływem temperatury i użytkowania – pianka stanowiąca izolację musi być więc elastyczna. Elastyczna wersja pianki zapewnia lepsze tłumienie dźwięków, niż jej sztywny odpowiednik o małej gęstości. Do wyboru są dwa rozwiązania: impregnowane taśmy rozprężne lub montaż warstwowy z użyciem piany montażowej.

W przypadku zastosowania taśm rozprężnych, połączenie okna i muru jest trwałe, pozostaje elastyczne przez cały okres eksploatacji, jest jednorodne na całej długości oraz można je względnie łatwo wymienić – mówi dr inż. Karol Kożuch z firmy AIB – To połączenie nie nasiąka również wodą. O tym, jakie to ważne, może się przekonać każdy sprawdzając jak izoluje termicznie nasze ciało mokry sweter – dodaje

Drugim sposobem jest wykorzystanie piany poliuretanowej w metalowych puszkach. Musi być ona jednak zaraz po montażu zabezpieczona przed działaniem zmiennej temperatury, promieniowania UV oraz wilgoci za pomocą taśm: zewnętrznej paroprzepuszczalnej i wewnętrznej paroszczelnej oraz wykończenia w postaci ocieplenia i tynku (nie później niż 3 miesiące po montażu stolarki). W stosunku do taśmy rozprężnej, piana posiada podobne właściwości termoizolacyjne i akustyczne (obydwie wykonane są z poliuretanu), pod warunkiem, że usunie się kliny montażowe i wypełni pianą powstałe otwory. Montaż z wykorzystaniem piany nie wymaga uprzedniego przygotowania otworu okiennego, istnieje także możliwość zastosowania większych szczelin dylatacyjnych. Z uwagi na akustykę i termoizolacyjność, dobrze jest zrezygnować z rozbudowanych elementów metalowych na rzecz instalacji za pomocą wkrętu ramowego przechodzącego pod kątem prostym przez środek ramy okiennej.

Przy montażu w warstwie ocieplenia, który wkrótce może stać się standardem, najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie systemu profili tworzących ciepłą i cichą ramę wystającą poza mur, np. systemu montażu okien w warstwie ocieplenia Integra Simplex firmy AIB. Profile oferowane na rynku wykonane są ze sprasowanej pianki poliuretanowej. Optymalne jest użycie w takim systemie impregnowanej taśmy rozprężnej, która nie zatrzymuje wilgoci. Prawidłowo użyta taśma rozprężna będzie dobrze przylegać do gładkiej powierzchni profili i zachowa jednorodne właściwości na całym obwodzie okna.

Przy wyborze sposobu instalacji stolarki okiennej można zdecydować się na rozwiązanie zapewniające komfort i trwałość przez cały okres eksploatacji okna. Ciepły i cichy montaż z wykorzystaniem wysokiej jakości, dobrze dobranych wyrobów z materiałów spienionych oznacza, że w domu będzie mieszkać się lepiej.

Źródło: AIB
Foto: AIB