Hőszigetelés: hőszigetelő anyagok

Fontos szerepet tölt be az építkezés és hőszigetelés során a hőszigetelő anyagok megválasztása. Alapvető kritériumként kell figyelembe vennünk a hőszigetelő anyag előállítási, majd későbbi ártalmatlanítási lehetőségeit, a szükséges nyersanyag mennyiségét ás fajtáját, az anyag tulajdonságait, alkalmazási lehetőségeit, fizikai jellemzőit, káros hatásait és üzemgazdasági költségvonzatait hőszigetelés során. Minden hőszigetelő anyagnak vannak előnyei és hátrányai!

Ez egyaránt vonatkozik a „pótolható”, „természetes”, „ökológiai” vagy „természetközeli” (pl. cellulóz, gyapjú, parafa, len, préseltfarost, perlit, habüveg) ás a „hagyományos”, „szintetikus” vagy „mesterséges” (pl. ásványi rostok, mint kőzet- ás üveggyapot, polisztirol- vagy poliuretánhab vagy ásványi lemezek) hőszigetelő anyagokra is. De éppen a kínált hőszigetelő anyagok sokfélesége teszi lehetővé ezen anyagok differenciált alkalmazását, és optimális alkalmazkodását a mindenkori építészeti adottságokhoz. Kísérletek és vizsgálatok igazolják, hogy az egyes hőszigetelő anyagok minőségének vonatkozásában nem tehetünk általános érvényű kijelentéseket.

A hőszigetelő hatás a levegő anyagba zárásának következménye, ami azt jelenti, hogy nem maga az anyag szigetel, hanem a számos apró légbuborék, amelyet az anyag magában foglal. A légkamrácskák hőszigetelő  hatásának előfeltétele, hogy a levegő mozgását megakadályozzuk. Ezért az épület légmentességének biztosítása a hőszigetelés hatásfokának szempontjából elsődleges fontossággal bír.

Az egyik legmodernebb és leghatékonyabb hőszigetelési eljárás:

. Egy vastag gyapjúpulóver hőszigetelő  hatása csakúgy a szálak által magukba foglalt mozdulatlan levegőn nyugszik, mint a hőszigetelő anyagok esetében. Ha úíj a szél, hőszigetelő  hatás drasztikusan csökken. Ha azonban a pulóver fölé vékony széldzsekit veszünk, pulóver hőszigetelő hatását teljes mértékben helyre tudjuk állítani.

Ökológiai szempontból a legfontosabb szerepet az előállítás ás az ártalmatlanítás területe játssza. E téren a mesterséges hőszigetelő anyagok jelentős hátránnyal küzdenek. A hosszadalmas előállítási folyamatláncolatok közvetlen összefüggésben állnak a klór- és petrolkémiával; ózonréteg-romboló hajtógázok, üvegházhatást okozó gázok és rákkeltő anyagok szabadulnak fel ezek előállítása során. Egyes nyersanyagkészletek (pl. a kőolaj) korlátozott mennyiségben állnak rendelkezésre, az újrahasznosítás ezért minden oldalról jó szándékot követel meg. Az ártalmatlanítás többnyire lerakóhelyeken történik. Azonban a természet közeli hőszigetelő anyagoknak is vannak hátrányaik. Problémát okoznak a monokultúrák és a növényvédő szerek, amelyek a tömegtermelést jellemzik (pl. a gyapot és a len esetében), a magas szállítási költségek (pl. az új-zélandi gyapot, portugál parafa és ázsiai gyapjú esetében), vagy az előállítás során keletkező környezeti terhelés (pi. a cellulóz előállítása során keletkező szennyvíz, vagy a puhafarost előállításához szükséges rendkívül magas energia mennyiség). Mivel tűzvédelmi okokból valamennyi természetközeli hőszigetelő anyag mintegy 20%- nyi impregnáló-anyaggal van átitatva, az ártalmatlanítás során ezeket is lerakóhelyekre kell gyűjteni, és maradéktalanul cl kell égetni.

Az árukínálat – hőszigetelés

A legtöbb hőszigetelő anyag több épületrésznél is felhasználható. Meg kell különböztetnünk a beönthető/-fújható anyagokat, szőnyegeket, tekercseket és lemezeket. A beöntött és befújt hőszigetelő anyagok hajlamosak a későbbi ülepedésre, aminek következtében lyukak keletkezhetnek a szigetelésben. A lemezekben kapható, rugalmatlan anyagok esetében szinte elkerülhetetlen a rések (és ezzel együtt hő hidak) keletkezése. Ezért érdemes a lemezes hőszigetelő anyagokat nagy táblákban, több rétegben, és az egyes rétegeket egymáshoz képest eltolva feltenni A külső falak és lapos tetők szigetelésére csak a habüveg, vagy a mesterséges hőszigetelő anyagok alkalmasak. Primerenergetikai hatását tekintve minden hőszigetelő anyag hasznos! A mesterséges hőszigetelő anyagok előállítása során az primerenergia-felhasználás (részben) jelentősen nagyobb, mint a természet közeli hőszigetelő anyagok esetében, cserébe azonban a fizikai hőszigetelő hatás is gyakorta egyértelműen jobb. Tény, hogy energetikai nézőpontból nézve minden hőszigetelő anyag nagyon gyorsan, (maximum 24 hónap alatt) megtérül, miközben az egyes épületelemek használati ideje 30 év, vagy annál is több. Ennyi időbe telik, amíg az előállítással elhasznált energiát behozza a szigetelés következtében megtakarított energia (energetikai megtérülési idő):

Szigetelő anyag ). Hónapok
Cellulóz 0,045 0,1—0,3
Parafa 0,045—0,050 0,5—1,5
Duzzasztott perlit 0,050 3—4
Ásványi rost 0,035—0,040 1,5—13
Farostlemez 0,040—0,045 8—16
Polisztirol 0,035—0,040 7—20
Poliuretán 0,025—0,035 9—23

A belső tér szempontjából releváns károsító anyagok tekintetében elmondható, hogy szakszerű beépítés esetében mindegyik hőszigetelő anyag teljesen problémamentes!

A külső fal és a padló szigeteléseit egyébként kívül, a szigetelendő felületre kell erősíteni, a tetőszigetelések esetében pedig, ha a beépítésnél az építési előírásokat betartják (pl. kifogástalan, légmentesen rögzített párafólia) ás megfelelő szakember végzi beépítést, a belső térbe bizonyíthatóan nem szabadulnak ki a szigetelésből származó rostok. Ugyanez mondható el az illékony szerves vegyületek, radioaktív sugárzás vagy a kellemetlen szagok felszabadulásáról is: ezeket semmiképp sem okozhatják az egyes hőszigetelő anyagok, amennyiben biztosított az épület légmentessége, lehetetlenné válik, hogy a belső térbe hőszigetelő anyag-rostok, vagy az azokból keletkező gázok bejussanak. A lakóteret szennyező mérgező gázok többsége a padlóburkolatokból, bútorokból és a belső térben alkalmazott festékekből származik — nem pedig a szigetelésből! A fizikai jellemzők ás a költségek tekintetében a mesterséges hőszigetelő anyagok előnyben vannak!

Az egyik legfontosabb mutató a hővezető képesség, a 2 értéke. Minél magasabb a hővezető képesség, annál rosszabb a hőszigetelés. A mesterséges hőszigetelő anyagok meglehetősen alacsony hővezető képességgel bírnak, mintegy 0,025—0,040 W/(mK), ehhez képest a természet közeli hőszigetelő anyagok hővezető képessége magasabb, 0,040—0,093 W/(mK).

A magasabb szigetelési érték ellenére mesterséges hőszigetelő anyagok anyagköltsége mintegy 10—50%-kal alacsonyabb, mint a természet közelieké.

A hőszigetelő anyag kiválasztása

A döntés megkönnyítését szolgálják (és nem ajánlást jelentenek) a következő rövid leírások a legáltalánosabban használt hőszigetelő anyagok tekintetében, abc-sorrendben.

Ásványi hab lemezhőszigetelés

Ez egy újabb termék, amelynek alapanyagai a kvarchomok, cement, mészhidrát, proteinhab, víztaszító anyagok ás víz. A lemezek megkeményítése gőznyomással történik, ezt követően egy szárítási eljárás során a lemezekből elvonják a vizet. Mesterséges hőszigetelő anyag, amelynek alapanyagai világszerte bőséges mennyiségben megtalálhatóak; újrafelhasználásra nem alkalmas. Az Al tűzveszélyességi osztályba tartozik, építési hulladéktároló telepeken ártalmatlanítják. A lemez érzékeny a nedvességre ás hajlamos a diffúzióra.

Alkalmazási terület: különösen alkalmas homlokzatok, valamint általánosan mindenféle külső fal szigetelésére, de a tető és a födém alsó szigetelésére is alkalmas. Megmunkálása problémamentes. Ásványi gyapot — lásd üveg- és kőzetgyapot Cellulóz A cellulózt osztályozott újságpapírból állítják elő. Az újrahasznosítandó papírt egy több- szintű bontó- ás aprító eljárás során rostjaira bontják, és tűz, rovarok, valamint egerek ellen 20% bórsóval impregnálják. Kanadában ás Skandináviában már mintegy 70 éve használják eredményesen ezt az anyagot.

Természet közeli, újrahasznosításból származó termék, az újrahasznosításra azonban nem alkalmas. A nedvességre érzékeny és rendkívül hajlamos a diffúzióra.

Kalciumszilikát-lemezhőszigetelés

Már több mint 20 éve van a piacon, porózus mészszilikátokból és cellulózból (kb. 5%) állítják elő. Természet közeli hőszigetelő anyagként, amelynek alapanyaga világszerte nagy mennyiségben áll rendelkezésre, újrahasznosítható anyagot kínál. A lemez nem éghető (A-l), a diffúzióra rendkívül hajlamos, azaz gyorsan felszívja a nedvességet, és könnyedén le is adja. A belső térben felújítások során párafólia nélkül alkalmazható: utólagos belső szigetelésként használható műemléki védelem alatt álló épületek külső falainak szigetelésére, nedves falak beltéri felújítására is alkalmas. Megmunkálása problémamentes.

Parafa hőszigetelés

A parafa a parafatölgy elhalt sejtszövete, amelyet főként Portugáliában, Spanyolországban és Északnyugat-Afrikában termesztenek. A nyersparafát szárítják, granulálják (aprítják), és nyomás, valamint légmentesítés mellett 370 °C-os vízgőzben expandálják (kinyújtják). Eközben a granulátum a parafa Saját gyantatartalmának köszönhetően összeragad. Kaphatóak olyan termékek is, amelyek előállítása során a parafa granulátumot mesterséges ragasztók felhasználásával táblásítják. Az expandálás során fenol keletkezik. A parafa gyakran erős, Sajátos gázokat fejleszt, amelyben rákkeltő anyagok (PAK, azaz policiklikus aromás szénhidrogének) is felléphetnek. Természet közeli hőszigetelő anyag lévén, újratermelődő nyersanyag, azonban ennek ellenére ritkán hasznosítható újra. Viszonylag hajlamos a diffúzióra, a B2 tűz- veszélyességi osztályba tartozik. A hőszigetelő anyagot elsősorban 12 cm vastagságú táblákban lehet kapni, vagy parafadara formájában. A lemezek alkalmazhatósága: többnyire homlokzatok és padlók szigetelésére, vagy töltelékanyagként. Megmunkálása problémamentes.

Duzzasztott perlit hőszigetelés

A vulkanikus perlit kőzetet felaprózzák, és rövid időre 2000 °C feletti bőnek teszik ki. Ennek során a kőzetben található víz gőzzé változik, és az anyagot az eredeti térfogat 15—20-szorosára duzzasztja. Eredete miatt a duzzasztott perlit enyhén radioaktív lehet. Természet közeli hőszigetelő anyagként, amelynek alapanyaga világszerte, bőséges mennyiségben rendelkezésre áll, alkalmas az újrahasznosításra, és nem éghető (Al). A perlit deponálható, és töltőanyagként vagy talajjavítóként a mezőgazdaságban is alkalmazható. Érzékeny a nedvességre és hajlamos diffúzióra. Alkalmazás: töltésként az üreges terek és padlók hőszigetelésére. Előállítása erős porképződéssel járhat.

Poliuretán PUR hőszigetelés

A kiindulási termékek a kőolaj és a répacukor. Egy komplex folyamatláncolat során — a klórkémia és a tűzvédelmi adalékanyagok masszív alkalmazása mellett — a lemezeket az XPS-hez hasonlóan hajtógázok segítségével állítják elő (az FCKW-hajtógázok ezen területen is tiltottak). Olyan anyagokra kell törekedni, amelyek C02-vel vagy pentánnal habosít hatóak. A PUR mesterséges hőszigetelő anyag, amelynek alapanyagai már csak korlátozott mennyiségben állnak rendelkezésünkre. A nedvességre nem érzékeny, diffúziós hajlania a fáéhoz hasonló, és szemétégető létesítményekben van mód az ártalmatlanításra. A szokványos hőszigetelő anyagok között a PUR rendelkezik a legkisebb hővezető képességgel, lemezekben kétoldali alukasírozással kapható. A táblák méretre szabása során ajánlatos a felszabaduló por belélegzését elkerülni.

Alkalmazási terület: elsősorban nyomásálló külső tetőszigetelésekhez.

A lemezeken kívül spray formájában is kapható PIJR. Ezek a habok nem állnak ellen a napfénynek, felszívják a nedvességet és nem viselik cl a fagyot. A beépítés során diizocianátok szabadulnak fel, amelyek légúti megbetegedéseket okozhatnak (Ausztriában elismerik foglalkozási betegségként az ilyen eredetű megbetegedéseket). A beépítést ezért érdemes jól szellőztetett helyiségben végezni. Az ablakok/ajtók szigetelésénél a PIJR alternatíváját nyújtják a kender-, a gyapot- és a lenfonatok.

Szigetelő farostlemez hőszigetelés

Az előállítás során elsősorban faipari hulladék fát aprítanak fel, amelyből víz és viszonylag nagy mennyiségű energia felhasználásával finom farostpépet állítanak elő. Ezt a pépet présekben formára alakítják, majd szárítják, amelynek során a lemezeket a fa saját természetes gyantatartalma tartja össze. Az alkalmazási területtől függően a vízállóság érdekében a puhafa rosttáblákhoz hidrofób adalékokat adnak, mint pl. bitumen, viasz vagy latex. Természet közeli hőszigetelő anyagként (mivel újratermelődő nyersanyag) komposztálható, vagy újrafelhasználható, diffúzióra hajlamos, B2 tűzveszélyességi osztályba tartozó anyag. Ezt a hőszigetelő anyagot többnyire táblákban árusítják (0,6—10 cm-es vastagságban), hazánkban is rendelkezésre áll. A táblák alkalmazhatósága kül- és beltérben: a szaru- fák közötti szigetelésként, tető feletti szigetelésként, külső és belső homlokzatok szigetelése, a nedvességtől mentes helyiségek padlózatának Jó hangszigetelési hatással rendelkező hőszigetelő anyaga. A viszonylag nagy sűrűség révén nyáron jó hatással nyújt védelmet a meleggel szemben.

Üveghabhőszigetelés

Alapanyagai az üveggyártás alapanyagaival egyeznek meg (kvarchomok, földpát, mész, szóda és újrahasznosított üveg). Az üveget megolvasztják, extrudálják és üvegporrá őrlik. A hőszigetelő lemez előállítása szén hozzáadásával és mintegy 1.000 °C-ra történő hevítéssel történik. Ez a természet közeli hőszigetelő anyag, amelynek alapanyagai egyelőre világszerte megfelelő mennyiségben rendelkezésünkre állnak, nem alkalmas az újrafelhasználásra. Az Al tűzveszélyességi osztályba tartozik, ártalmatlanítása építési hulladéktároló telepeken történhet. Az üveghab abszolút ellenáll a nedvességnek és a diffúziónak. A leginkább a nedvességre érzékeny épületrészek szigetelésére alkalmas, pl. lapostetők, vagy a talajjal érintkező épületrészek esetében. A hőszigetelő anyag megmunkálása problémamentes.

Üveg- és kőzetgyapothőszigetelés

Az üveggyapot és a kőzetgyapot nagyon hasonló termékek, amelyeket közös néven ásványi gyapotnak nevezünk. Az üveggyapot 65%-ban kvarchomokból újrahasznosított üvegből, 14%-ban pedig szódából, dolomitból, földpátból és mészkőből áll. A kőzetgyapot 97%-ban bazaltból, diabázból és dolomitból áll. A megolvadt kőzetből 1.400°C-os hőmérsékleten finom fonalakat fonnak, kötőanyagként fenolformaldehidet adnak hozzá, és forró levegő áramoltatása mellett megkeményítik. A beépítés utáni formaldehid-gáz kibocsátás a határérték alatt marad. Mindkettő mesterséges hőszigetelő anyag, amelyeknek alapanyagai világszerte még bőséges mennyiségben rendelkezésre állnak. Alkalmasak az újrahasznosításra, más esetben égetéssel ártalmatlaníthatók. Az Al tűzveszélyességi osztályba tartoznak, nedvességre rendkívül érzékenyek és erősen hajlamosak a diffúzióra. Olcsó hőszigetelő anyagnak számítanak, amelyek lemezekben és hőszigetelő paplanok formájában minden méretben kaphatóak. Úgy kívül mint belül mindenütt alkalmazhatóak: lapos és egyéb tetőknél, homlokzaton, a padlózatban a lépészajok szigetelésére, belső falaknál és üregek kitöltésére. Mivel az anyagból viszketést okozó rostszálak szabadulhatnak ki, a megmunkálásához ajánlatos védőszemüveget és kesztyűt viseli. Nemzetközileg kritikailag vitatják a rostok lehetséges rákkeltő hatását. Szakszerű beépítés esetén azonban a hőszigetelő anyag porkibocsátása a határérték alatt marad.

Vákuumszigetelés

A szigetelés vastagságának Jelentős csökkentésére van lehetőség, amennyiben a hőszigetelő anyagból a levegőt kinyomjuk, és így előállított vákuumot egy légmentesen záródó külső réteggel folyamatosan biztosítjuk. Ezzel a hővezető képességet drasztikusan csökkenthetjük. Ezt a működési elvet már jó ideje alkalmazzuk a termoszoknál. A légnyomás terhét, amely négyzetméterenként 10 tonnának felel meg, a termoszok a nemesacél vagy az üveg megfelelő formájának köszönhetően problémamentesen elviselik. A vákuum-szigetelőlemezek esetében ezt a terhelést az anyagnak kell viselnie.

Ebből a hőszigetelő anyagfajtából máig csak egyetlen piacképes, sorozatgyártásban előállítható termék létezik. A vákuum-szigetelőlemez 10, 15 és 20 mm-es kivitelben kapható. A szigetelés magja mikropórusos kovasavból áll (Si02), így nyersanyaga korlátlan mennyiségben rendelkezésre áll. A külső borítás a vákuumnak ellenálló többrétegű fóka, amelyet fémfüsttel vonnak be. A hőszigetelő lemez belsejében az atmoszféranyomás 111.000-edének megfelelő nyomást alakítanak ki. Ezzel 2 0,004 W/(mK) hővezető képességet érnek el. A hőszigetelő anyag tömege — 4 kg/m2 — meglehetősen kicsi, lemez 50x 100 cm-es szabványméretben kapható. A mesterséges hőszigetelő anyagok közé tartozik, ártalmatlanításáról még nem férhetők hozzá adatok. Alkalmazás: mindenekelőtt a talaj helytakarékos szigetelésére alkalmas, jól alkalmazható felújítások során, pl. fűtőtestek mögött, és mindenütt, ahol kevés helyen jó szigetelési fokot tűztünk ki célul: a szokásos 20 cm-es szigetelés helyett a vákuumszigetelésből 2 cm-nyi elegendő 0,04 W/(mK)-es hővezető képesség eléréséhez, de szinte bárhol máshol is beépíthető.

Hőszigetelés összefoglalás

A hőszigetelő anyag kiválasztásában négy fontos kritérium játszik szerepet:

1. a hőszigetelő anyag alkalmazásának feltételei,

2. a környezetvédelem,

3.

4. egészség és kényelem.