Osnove Termoizolacije

Termoizolacioni materijali u građevinarstvu
Različiti materijali različitom brzinom provode toplotu tako da svaki građevinski materijal ima svoj koeficijent toplotne provodljivosti, označen slovom λ (lambda) i vrlo često odštampan na deklaraciji materijala.
Koeficijent toplotne provodljivosti označava koliko toplote za 1 sekund prođe kroz 1 m2 materijala debljine 1 m pri temperaturnoj razlici od 1 stepena. Jedinica u kojoj se ova vrednost izražava je W/mK.

Poznavanje definicije koeficijenta λ nije neophodno, samo zapamtite da što je on manji to je materijal bolji toplotni izolator i obrnuto. Toplotna provodljivost materijala zavisi od njegove vrste i gustine, tako će od dva istovrsna materijala veći koeficijent toplotne provodljivosti imati materijal veće gustine, a samim tim će bolje provoditi toplotu. Prosečni koeficijenti λ za najprimenjivanije građevinske materijale su dati u sledećoj tabeli. Brojevi u zagradama označavaju debljinu sloja od datog materijala koji je po termoizolacionoj moći ekvivalentan sloju prosečnog termoizolacionog građevinskog materijala (λ=0,04 W/mK) debljine 1 cm.

Materijal Prosečni koeficijent toplotne provodljivosti
Beton 2,04 W/mK (51 cm)

Cementni malter 1,40 W/mK (35 cm)

Keramika 1,07 W/mK (27 cm)

Produžni malter 0,87 W/mK (22 cm)

Beton sa lakim agregatom 0,58 W/mK (14 cm)

Gips 0,58 W/mK (14 cm)

Šuplja opeka i blokovi 0,57 W/mK (14 cm)

Gas-betoni i penobetoni 0,30 W/mK (7 cm)

Drvo 0,18 W/mK (4 cm)

Mineralne vune 0,04 W/mK (1 cm)

Proizvodi od polistirena 0,038 W/mK (0,9 cm)

Poliuretani 0,035 W/mK (0,9 cm)

Materijali za toplotnu izolaciju imaju mnogo niže vrednosti koeficijenata toplotne provodljivosti od ostalih materijala i njihovim ugrađivanjem u pregradu se značajno smanjuje prolazak toplote kroz nju.

Svi termoizolacioni materijali funkcionišu tako što u sebi sadrže mnogo malih mehurića zarobljenog vazduha. Upravo je taj vazduh ono što se suprotstavlja prolasku toplote kroz materijal. U nekoliko sledećih paragrafa data su svojstva materijala za toplotnu izolaciju koje možete pronaći na našem tržištu.

Ekspandirani polistiren je mnogo poznatiji po svojim komercijalnim imenima - stiropor, EPS i dr. Ovaj materijal se sastoji od granula ispunjenih vazduhom. Bele je boje, ne upija vodu, teško propušta vodenu paru što otežava pojavu vlage u njemu. Zbog ovih osobina i lakoće ugradnje, ovaj materijal je dugi niz godina bio najprimenjivaniji za toplotnu zaštitu objekata.
Nedostaci su mu zapaljivost i slaba čvrstoća na pritisak, tako da ga ne treba upotrebljavati tamo gde će biti opterećen nekakvim teretom ili gde postoji povećani rizik od izbijanja požara.
Na tržištu se prodaje u tablama ravno isečenih ivica dimenzija 100 x 50 cm, i stepenasto isečenih ivica (falcovane table) dimenzija 101,5 x 55 cm. Debljina tabli iznosi 1,2,3...20 cm i više.

Ekstrudirani polistiren ili XPS, stirodur, tvrdo presovani stiropor i sl. je materijal po termoizolacionim svojstvima vrlo sličan prethodnom materijalu, s tim što je potpuno paronepropusan i može da podnese veliko opterećenje (po podacima proizvođača i 70 tona po kvadratnom metru).
Najčešće se upotrebljava za izolaciju podova, zidova i međuspratnih konstrukcija u zemlji, ravnih krovova, i tamo gde se želi izbeći pojava vlage unutar pregrade.
Prodaje se u tablama dimenzija 125 x 60 cm, debljine 2,3...20 cm i više, sa ravno ili stepenasto isečenim ivicama. Spada u materijale koji mogu da gore.

Ekspandirani polistiren sa ugljenikom ima iste osobine kao i običan ekspandirani polistiren, izuzev što je zbog dodatka ugljenika sive boje i za oko 20% bolji termoizolator od njega. Ovo je relativno nov materijal koji se sve više upotrebljava za termoizolaciju objekata.

Mineralna vuna se sastoji od vlakana presovanih u ploče standardnih dimenzija 100 x 60 cm, debljine od 2 do 20 centimetara. Pored termoizolacionih, ovaj materijal poseduje i dobra svojstva izolacije od zvuka. Potpuno je paropropustan (otpor koji pruža prolasku vodene pare kroz sebe je najmanji mogući), može se reciklirati, otporan je na vlagu i nezapaljiv, pa se, između ostalog, koritsti tamo gde je povećana opasnost od požara.
Ploče mineralne vune se proizvode u različitim gustinama prema njihovoj nameni, od 30 do 200 kg/m3. Ploče gustine 30 kg/m3 su namenjene za zvučnu izolaciju, gustine 60-75 kg/m3 za izolaciju potkrovlja ispod kosih krovova. Za izolaciju zidova koriste se ploče gustine 100 kg/m3 i više, za podove od 150 kg/m3, dok ploče gustine 200 kg/m3 svoju primenu nalaze kao termoizolacioni slojevi u ravnim krovovima.

Poliuretan je tvrd penast materijal za termoizolaciju. Žute je boje, unutrašnja struktura mu veoma nalikuje strukturi sunđera. Poput proizvoda od polistirena, prodaje se u tablama. Poliuretan se uglavnom koristi za izolaciju komora hladnjača zbog osobine da je posebno dobar termoizolator na veoma niskim temperaturama. Ređe se upotrebljava u objektima za stanovanje.
Kombinovani materijali su kombinacije nekog materijala za termoizolaciju i drugog koji ispravlja njegove nedostatke. To su najčešće kombinacije termoizolatora i folije koja se ponaša kao parna brana ili termoizolatora sa obe strane obloženog drvenom strugotinom (tarolit ploče) kako bi se na njega lakše naneli lepkovi i malteri.

Termoizolacioni malteri nisu pravi termoizolacioni materijali. Iako poseduju određenu termoizolacionu moć, ne mogu biti zamena za izrazite termoizolatore, već samo doprinose smanjenju provodljivosti toplote tamo gde su ugrađeni. Proizvode se od perlita - šupljikavog mineralnog šljunka, pa se nazivaju i perlitni malteri.

Keramičke vune se odlikuju izuzetnom otpornošću na visoke temperature i upotrebljavaju se za izolaciju kotlova i peći. Retko se upotrebljavaju u objektima za stanovanje.
O detaljnim svojstvima materijala za toplotnu termoizolaciju je najbolje informisati se kod njihovih proizvođača.
Proračun termoizolacije se sastoji iz sledećih delova:
1. Prvi deo je određivanje minimalne debljine termoizolacionog materijala koji će smanjiti toplotnu provodljivost pregrade u koju je ugrađen, do toplotne provodljivosti propisane standardom.
2. Drugi deo je analiza difuzije vodene pare kroz pregradu kako bi se osiguralo da neće doći do njene kondenzacije, oštećenja materijala, smanjenja izolacione moći, pojave buđi i sličnih problema, o čemu će biti više reči na sledećoj stranici.
3. Treći deo je provera da pregrada ima dovoljnu toplotnu stabilnost kako bi se izbeglo pregrejavanje prostorije leti, što je takođe objašnjeno na jednoj od stranica koje slede

Toplotna stabilnost pregrada
Toplotna stabilnost je svojstvo pregrade da u što dužem vremenskom periodu održi konstantnu temperaturu svoje unutrašnje površine. Budući da temperatura vazduha u prostoriji uglavnom zavisi od temperature unutrašnjih površina njenih pregrada, ako pregrade imaju dovoljnu toplotnu stabilnost neće doći do naglih promena temperature unutar prostorije.
Svojstvo toplotne stabilnosti pregrada omogućava da zimi prostorija ostane topla i neko vreme po prestanku grejanja tako što zidovi, plafon i podovi tada u prostoriju "vraćaju" toplotu koju su akumulirali kada je grejanje radilo. Što su ove pregrade toplotno stabilnije - to će duže vraćati toplotu i prostorija će duže ostati topla, najbolje do početka grejanja narednog dana.
Iako od nje imamo koristi zimi, toplotna stabilnost pregrada je mnogo značajnija u letnjem periodu, kada se iskazuje preko dve osobine - faktor prigušenja amplitude oscilacija temperature i kašnjenje oscilacija temperature.
Pravilnim projektovanjem i dimenzionisanjem termoizolacionog sloja se mora postići da tokom letnjih dana unutrašnje površine pregrada budu što hladnije, jer će jedino tako u prostorijama vladati prijatna atmosfera.
Faktor prigušenja amplitude oscilacija temperature pokazjuje koliko je puta amplituda oscilacija temperature spoljašnje površine pregrade veća od amplitude oscilacija temperature njene unutrašnje površine. U leto, odmah po izlasku, Sunce počinje direktno ili indirektno da zagreva spoljašnju površinu pregrade tako da njena temperatura počinja da raste i dostiže svoj maksimum negde oko 15 sati. Nakon toga, uticaj Sunca slabi i temperatura spoljašnje površine pregrade počinje da opada do svog minimuma pre izlaska Sunca, kada ovaj ciklus počinje iz početka. U letnjem periodu toplota se prednosi od spolja ka unutra i promene temperature spoljašnjih površina pregrada se sa prigušenjem prenose na njihove unutrašnje površine, tako da i one imaju ciklične promene temperature, ali sa manjim amplitudama.
Kašnjenje oscilacija temperature je vreme koje protekne od trenutka promene temperature spoljašnje površine pregrade do trenutka kada se, usled te promene, promeni temperatura unutrašnje površine iste pregrade. U praksi treba težiti da ovaj period bude od 10 do 12 časova, jer to znači da bi temperatura unutrašnje površine pregrade dostigla svoj maksimum u doba dana kada je spoljašnji vazduh najhladniji, i da onda možemo rashladiti prostoriju otvaranjem prozora.
Ako pregrade imaju dovoljnu toplotnu stabilnost, njihove unutrašnje površine se neće preterano zagrejavati tokom letnjih dana tako da ni u prostoriji neće biti prevruće, a to je ono što želimo postići. Minimalni faktor prigušenja amplituda oscilacija i minimalni period kašnjenja oscilacija su propisani JUS-om. Proračun toplotne stabilnosti jedne pregrade se svodi na proveru da li su te dve njene osobine veće od propisanih i eventualno korigovanje debljine termoizolacionog materijala koji ulazi u njen sastav.
Toplotna stabilnost pregrada zavisi od svojstava akumulativnosti i provodljivosti toplotne energije materijala u njenom sastavu i od načina na koji materijali predaju toplotu jedan drugome. Sa stanovišta kriterijuma toplotne stabilnosti pogodnije je da se materijali veće gustine (a samim tim sa sposobnošću da u sebe akumuliraju više toplote) nađu bliže unutrašnjosti pregrade. Ovo je još jedan razlog zbog čega valja termoizolacioni sloj postaviti sa spoljašnje strane. Uslov toplotne stabilnosti je dominantan kod određivanja debljine termoizolacije u lakim građevinskim konstrukcijama kao što su krovovi i pregradni nenoseći zidovi.