THERMANO, to handlowa nazwa najnowszego dziecka z poliuretanowej rodziny współczesnych budowlanych termoizolatorów produkowanych w firmie BALEX METAL, a dokładniej, w nowej ultranowoczesnej fabryce w Tomaszowie Mazowieckim.
Warto, chyba przybliżyć nieco podstawowe właściwości tej grupy materiałowej, tym bardziej, że jej obecność na budowlanym rynku w Polsce wykazuje niezwykła dynamikę w kierunku coraz częstszych i coraz bardziej specjalistycznych zastosowań.
W pierwszej części opowiadanie o sztywnych piankach poliuretanowych ograniczymy się do podania wybranych i ważnych właściwości technicznych, najsilniej wyróżniających ten materiał z grupy dziś dostępnych na naszym rynku budowlanych materiałów termoizolacyjnych.
W następnych starać się będziemy podać elementarny zestaw informacji tyczących architektonicznych i użytkowych właściwości THERMAN-owych instalacji, właściwości istotnych dla wykonawcy i zakończymy ten mały cykl istotnymi aktualnymi informacjami ze świata oszczędnej energetyki i aktywnej coraz bardziej, szeroko pojętej ekologii.
KONTEKST TECHNICZNY
1. Właściwości termoizolacyjne
To najistotniejsza cecha wyróżniająca THERMANO z grupy innych budowlanych termoizolatorów. Najwygodniej poziom ochrony termicznej budowlanych przegród oceniać można analizując przepływ strumienia ciepła przez różne przegrody, zbudowane z różnych materiałów w identycznych warunkach eksperymentalnych. Ocenę taka przejmuje wtedy na siebie określany, w normatywnych eksperymentach, indywidualnie dla każdego materiału współczynnik przewodzenia ciepła, najczęściej oznaczany grecką literą λ.
Jest to współczynnik nierozłączny (immanentny) z naturą określonego, tego a nie innego, materiału. Liczbowo określa on wielkość porcji ciepła, która została przetransportowana w jednostkowym czasie (np.1 godzina), przez jednostkową powierzchnię (np. 1 m²), przez warstwę o jednostkowej grubości (np. 1 m), przy różnicy temperatury 1°C. Oczywistym wtedy jest wniosek, że im tej energii w identycznych warunkach jest mniej tym dany materiał jest lepszym izolatorem ciepła. Biorąc pod uwagę to, że zmierzona λ dla THERMANO przyjmowana jest na poziomie 0.023 [W/mK], a dla przeciętnej wełny mineralnej λ ≈ 0.040 [W/mK] można powiedzieć, że z punktu widzenia właściwości termoizolacyjnych TERMANO jest izolatorem prawie dwa razy skuteczniej zatrzymującym ciepło niż przeciętna wełna mineralna, co w sposób naturalny przekłada się na prawie dwukrotnie mniejszą grubość termoizolacji wykonanej z THERMANO w porównaniu z typową wełna mineralną.
Porównanie z typowym styropianem (λ ≈ 0.035) też wypada na korzyść THERMANO.
Dla przykładu, aby osiągnąć izolacyjność termiczną na poziomie przyszłej normy np. U = 0.15 W/m²K)(wymaganie dla dachów w 2021 r.) osiągnąć to można stosując THERMANO w warstwie o grubości 15 cm. Aby osiągnąć to samo stosując styropian (λ ≈ 0.035) należy instalować warstwę o grubości ≈ 23 cm, a tę samą ochronę termiczną wykonaną z wełny mineralnej (λ ≈ 0.040) zapewni jej warstwa dopiero o grubości aż ≈ 25 cm.
2. Racjonalizacja obciążenia konstrukcji
Łatwo domyślić się, że poprzednie wywody, tyczące znacznego ograniczenia grubości termoizolacji przy „dobrym” termoizolatorze będą mieć niezwykle istotny wpływ na obciążenia mechaniczne połaci dachowych. Dodatkowo, biorąc pod uwagę fakt nieporównywalnie mniejszej gęstości THERMANO w porównaniu ze stosowaną w dachowych instalacjach wełną, różnice te będą istotne nawet z punktu widzenia nośności konstrukcji. Tylko dlatego mogą mieć istotny wpływ na obniżenie jej kosztów związanych z możliwym „odchudzeniem” masy stali blach trapezowych, czy kształtowych elementów konstrukcji. Dla ilustracji najprostszy przykład.
Mamy ocieplić 5000 m² dachu do wymaganego w 2021 roku poziomu U = 0.15. W/(m²K). Powyżej oszacowaliśmy, że do realizacji tego zadania potrzebna jest instalacja warstwy THERMANO ok. 15 cm. Zastosowanie wełny mineralnej wymaga warstwy ok. 25 cm. Załóżmy, korzystając z danych technicznych, gęstość THERMANO na poziomie 32 kg/m, a wełny mineralnej ok. 150 kg/m³. Po wykonaniu rachunków na poziomie 1/4 szkoły podstawowej otrzymujemy dość szokujący wynik, który mówi o obciążeniu tego dachu (5000 m²) w wersji poliuretanowej na poziomie 24.0 ton THERMANO, a w wersji „wełnianej" aż 187.5 tony tego materiału. To istotna różnica „rzucająca się” bardziej na plecy niż „w oczy”.
3. Mostki termiczne
Płyty THERMANO, dzięki swoim opisanym powyżej właściwościom termicznym i opisanymi dalej właściwościom mechanicznym pozwalają na zupełnie nowy racjonalnie uzasadniony sposób wykonywania termicznych izolacji dachów w tzw. systemie nakrokwiowym.
Z technicznego punktu widzenia oznacza to, ze warstwa termoizolacyjna jest instalowana na krokwiach, a nie jak w znakomitej większości dotychczas stosowanych rozwiązań, między krokwiami lub pod nimi. Nie wchodząc w szczegóły stwierdzić można iż metoda ta jest sposobem na praktycznie całkowite wyeliminowanie mostków termicznych w konstrukcjach dachów. Dziś ma to absolutnie podstawowe znaczenie, tak z punktu widzenia energooszczędności jak i sprawnego, wieloletniego działania przegrody (dachu) oraz z punktu widzenia bezwzględnych wymogów elementarnej fizyki budowli.
4. Odporność chemiczna
Pianki poliuretanowe (PUR) czy też poliizocjanurowe (PIR) należą do tworzyw najbardziej odpornych na destrukcyjne oddziaływanie chemiczne w najszerszym spektrum czynników organicznych i nieorganicznych. Przy zetknięciu z dowolnymi specyfikami stosowanymi we współczesnym budownictwie, to właśnie pianki będą w tej konfrontacji górą. Najlepszym dowodem na to, jest fakt, iż są to jedyne materiały stosowane od dziesięcioleci w agresywnym budownictwie rolniczym – fermy kurze, chlewnie, obory czy pieczarkarnie. W tych niezwykłych warunkach, przy obecności chemicznego aerozolu wypełnionego najbardziej agresywnymi związkami organicznymi tylko poliuretany są w stanie wypełniać swoje izolujące zadania przez długie lata przy nie zmienionych właściwościach.
5. Odporność biologiczna – biodeterioracja
Jest wiele udokumentowanych faktów potwierdzających tezę, że praktycznie każdy z popularnych materiałów ocieplających ma swojego „biologicznego fana”. Począwszy od drobnych glonów, (alg), grzybów, pleśni, mchów, porostów. Trwałość wielu instalacji jest z ich powodu niejednokrotnie mocno ograniczona. Z racji swoistego metabolizmu wspomnianych drobnych organizmów rozkładają one, i to dość skutecznie, wiele stosowanych materiałów od styropianów do organicznego lepiszcza wełen mineralnych.
Z popularniejszych „fanów” termoizolacji możemy wspomnieć o ptakach. Wszyscy wiemy jak brutalnie traktuje styropian choćby kura, mewa czy inne ptaki (najciekawszy jest tu dzięcioł). Najbardziej jednak spektakularnym jest atak kuny w głąb ciepłej, szorstkiej warstwy wełny mineralnej. To bywa kosztowna walka zakończona często instalacją nowej termoizolacji praktycznie w całości. A THERMANO wszystkiemu temu się oprze. Żaden z tych gatunków „nas” na szczęście nie lubi i nie chce z „nami” mieszkać. Nie da nam rady ani chemicznie, ani mechanicznie. To gwarancja spokoju, a mówią że spokój nie ma ceny.
6. Duży opór dyfuzyjny
Duży opór na transport pary wodnej bywa w wielu przypadkach niezwykle cenną zaletą. Szczególnie w trakcie prac remontowych starych poszyć dachowych. Bywa tak szczególnie wtedy, gdy z różnych powodów inwestor decyduje się na remont dachu (dodatkowe ocieplenie to też remont…) instalując kolejne warstwy termoizolacji między krokwiami. Bardzo często instalacja płyt PIR daje możliwość poprawienia warunków eksploatacji bez niezwykle kłopotliwych warstw paroizolacyjnych, i to w pełnej zgodzie z podstawowymi prawami fizyki budowli. W odróżnieniu od instalacji materiałów „przeźroczystych” dla pary wodnej.
7. Mała nasiąkliwość i higroskopijność
Z badań THERMANO dowiadujemy się, ze nasiąkliwość wodą po 24 godzinach pełnego zanurzenia wynosi nie więcej niż 2%. Dodatkowo badania pianek PIR w niemieckich pracowniach _(Forschungsinstitut für Wärmeschutz e. V.) _wykazują, że zwiększenie przewodności cieplnej sztywnej pianki poliuretanowej po 28 dni zanurzenie w wodzie jest znikoma i wynosi ok. 0.0018 W/(mK) (przypomnę, w stanie suchym 0. 023 W/(mK)). Naturalna sorpcja, higroskopijność jest tak niska, że nie uwzględnia się zmiany współczynnika przewodzenia nawet przy długotrwałym przebywaniu pianki w atmosferze wysyconej parą wodną nawet bliskiej 100%.
8. Trwałość instalacji THERMANO
Trwałość instalacji z twardych pianek typu PIR jest niezwykła. Publikacja jednego z najbardziej wiarygodnych naukowych instytutów zajmujących się badaniem instalacji termoizolacyjnych Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.V. (Instytut Badawczy Izolacji Cieplnej) (FIW, Monachium) wykonał ocenę liczących dziesiątki lat (28 i 33) próbek PUR z istniejących budynków pod względem: przewodności cieplnej; wytrzymałości na ściskanie; zawartości wilgoci; zmian wymiarowych i integralności płyt izolacyjnych.
W oficjalnym sprawozdaniu FIW potwierdził, że pianka PU „nie ma istotnych uszkodzeń (wartych wzmianki)” i _„wciąż nie wykazuje defektów_”. Co więcej, _„po 33 latach użytkowania te płyty izolacyjne z PUR są wciąż w pełni funkcjonalne i nadal wykazują wszystkie właściwości użytkowe”. _Nic, tylko ostrożnie zdjąć i instalować na powrót w nowym miejscu.
9. Znaczna wytrzymałość na ściskania
Normatywna wytrzymałość na ściskanie przy 10% odkształceniu względnym [kPa] to poziom ok. 150 kPa. Bardziej na wyobraźnię podziała modelowa informacja, że aby ścisnąć 10 cm płytę THERMANO do grubości 9 cm należałoby obciążyć 1 m² tej płyty masą aż 15 ton. Ten parametr wyjaśnia, dlaczego tak sztywne płyty można mocować nakrokwiowo. Dlaczego ich instalacja jest prosta i bezpieczna z punktu widzenia swobody poruszania się po nich. Dlatego też istnieje niezwykle małe zagrożenie uszkodzenia położonych na ich powierzchni a wrażliwych na mechaniczne odziaływanie elementów np. membran, folii itp. Dla porównania płyty z wełny mineralnej stosowane w budownictwie parametr ten mają co najmniej 3 razy mniejszy, co w praktyce uniemożliwia ich stosowanie w nowoczesnych systemach nakrokwiowych bez pełnego deskowania.
Współczesne dachy są coraz częściej miejscem instalacji przeróżnych technicznych urządzeń skojarzonych z funkcjonowaniem budynku. Takie instalacje jak baterie fotowoltaniczne, elementy klimatyzacyjne, kolektory słoneczne i inne coraz powszechniej stosowane nowoczesne urządzenia wymagają stałego do nich dostępu, choćby dla ich konserwacji, napraw, serwisowania. Pojawia się więc, problem trwałych, wytrzymałych mechanicznie ciągów komunikacyjnych umożliwiających wykonywanie tych czynności. Wspomnieć w tym miejscu należy o problemie koniecznego mechanicznego odśnieżania połaci dachowych. THERMANO ze swoją mechaniczną wytrzymałością na ściskanie, niezależną od temperatury, zadanie to wypełniać może bez zmiany swojej geometrii i właściwości termoizolacyjnych bezawaryjnie przez długie lata.
10. Wytrzymałość na rozciągania
Normatywna wytrzymałość na rozciąganie prostopadle do powierzchni czołowych dla THERMANO >200 [kPa] . Właściwość ta ma istotne znaczenie w przypadkach realnego niebezpieczeństwa destrukcji przy oddziaływania sił ssących gwałtownych ruchów mas powietrza (dla porównania ten sam parametr dla przeciętnej wełny mineralnej to >10 [kPa]).
11. Wysoka odporność na pełzanie
Czyli powolna zmiana kształtu termoizolatora wskutek działania stałych, długotrwałych obciążeń, o wartościach poniżej poziomu granicy sprężystości materiału. W trakcie pomiarów typowych twardych pianek PIR ustalono, że przy normatywnym stałym obciążeniu powierzchni płyty jej odkształcenie po 50 latach nie powinno być większe niż 2%. Tak niski parametr pozwala na w miarę swobodne (bez budowania dodatkowych gniazd stabilizujących) umieszczanie na dłuższy czas obiciążających elementów nawet na powierzchni dachu.
12. Zakres stosowania od –70°C do +140°C (krótkotrwale nawet do +240°C)
Bywa niezwykle istotną właściwością w miejscach gdzie eksploatacyjny zakres zmian temperatur jest bardzo duży i dla ciemnych kolorów elewacji lub pokrycia dachowego sięgać może już poziomów destrukcyjnych dla styropianów.
Drugim istotnie praktycznym zastosowaniem tej właściwości jest fakt niezwykle bezpiecznej pracy na dachu przy wykonywaniu gorących prac przy zgrzewaniu hydroizolacyjnych materiałów bitumicznych. Przy płytach styropianowych jeden moment punktowego przegrzania kończy się trwałym wytopieniem części izolatora pod warstwą zgrzewanej hydroizolacji. Przy zastosowaniu THERMANO proces ten jest bez porównania łatwiejszy i bezpieczniejszy.
13. Odziaływaniu wysokich temperatur - tworzenie warstwy izolującej zwęgliny
To bardzo ważna w praktyce właściwość materiałów typu PIR (poliizocjanuranów). Zjawisko to jest podobne do działania tzw. farb przeciwpożarowych, które w wysokiej temperaturze puchną niepalnymi pęcherzami odpornej mechanicznie zwęgliny istotnie zwiększając odporność ogniową pokrytej nimi konstrukcji. PIR-y działają bardzo podobnie. Po odziaływaniu wysokiej temperatury tworzą na swojej powierzchni niepalna warstwę odpornej mechanicznie zwęgliny z zamkniętym powietrzem. Warstwa ta skutecznie izoluje znajdujące się niżej warstwy, tworząc przez pewien czas skuteczną zaporę ogniową, poprawiając tym samym realną odporność ogniową towarzyszącej jej konstrukcji.
/koniec części I/
Płyty poliuretanowe Balex Metal – zobacz więcej
