GRAEVINAR 57 (2005) 10 829

TOPLINSKOIZOLACIJSKI MATERIJALI U GRADITELJSTVU

Kod dananjih uobiajenih postupa-ka gradnje, potrebno je ovoj zgrade dodatno toplinski izolirati jer osnovni konstrukcijski materijali, koji zgradi osiguravaju nosivost i krutost, pro-vode previe topline nego li je prih-vatljivo. Zadaa je toplinske izolaci-je smanjivanje toplinskih gubitaka, a posredno i trokova za energiju, ali i zatita nosive konstrukcije od vanj-skih vremenskih utjecaja (npr. kia, intenzivne promjene temperature i Sunevo zraenje) i njihovih poslje-dica (kao to su vlaenje konstrukci-je, smrzavanje u unutranjosti nosi-vih zidova, pregrijavanje). Pobolja-na toplinska izolacija ovoja zgrade takoer neposredno utjee na ovje-kov osjeaj u prostoru boravljenja jer su unutarnje povrine zidova top-lije, to poboljava toplinski ugoaju zgradi.

Pri izboru primjerenog materijala za toplinsku zatitu zgrade treba poto-vati nekoliko kriterija. Glavna karak-teristika za odabir materijala jest toplinska provodljivost [W/mK]. to je manja toplinska provodljivost, to je bolji toplinskoizolacijski mate-rijal. Na postignutu toplinsku zatitu zgrade utjee debljina i toplinska provodljivost toplinskoizolacijskog materijala. Mjerilo za toplinske gu-bitke kroz element ovoja zgrade je ko-eficijent prolaska topline U [W/m2K], koji mora biti to manji za dobro toplinski izoliran ovoj zgrade.

Pri ocjenjivanju raspoloivih materi-jala, osim toplinske provodljivosti vano je potivati i druge kriterije kao to su protupoarna otpornost, difuzijska propusnost, gustoa mate-rijala, stiljivost, trajnost, osjetljivost na navlaivanje. Odluka o izboru materijala povezana je s predvie-nim mjestom i nainom ugradnje. esto je vaan faktor pri odluiva-nju i cijena materijala.

Ponuda toplinskoizolacijskih materi-jala na tritu posljednjih je godina vrlo bogata. Osim uobiajenih i is-kuanih klasinih toplinskoizolacij-skih materijala na trite dolaze i novi, tj. alternativni toplinskoizola-cijski materijali koje proizvoaiesto predstavljaju kao ekoloke materijale.

Podjela toplinskoizolacijskih materijala

Toplinskoizolacijski materijali mo-gu se podijeliti s obzirom na kemij-ski sastav i strukturu. Anorganski i organski materijali imaju predstavni-ka u skupini najee upotrebljava-nih klasinih toplinskoizolacijskih materijala. Od anorganskih materi-jala, na prvome je mjestu po opsegu uporabe toplinska izolacija od mine-ralnih vlakana, staklena i kamena vuna, od organskih materijala naj-vaniji su pjenasti materijali, na primjer ekspandirani i ekstrudirani polistiren te pjenasti poliuretan.

S obzirom na fizikalno-kemijske karakteristike toplinskoizolacijski materijali mogu se podijeliti na vla-knaste i porozne materijale. Meuvlaknaste materijale spadaju tvari od (umjetnih) mineralnih vlakana, bilj-nih i ivotinjskih vlakana. Poroznim materijalima pripadaju anorganske tvari, prirodne organske i sintetikeorganske tvari.

S uporabnog stajalita vana je pod-jela na "tradicionalne" i tzv. "ekolo-ke" ili "alternativne" toplinskoizola-cijske materijale, koja je dosta uobi-ajena u praksi, iako nije najsretnija i mjestimino se moe opovrgnuti.

Kao ekoloki toplinskoizolacijski materijal oznauje se materijal odnos-no proizvod koji se odlikuje po tom da u cijelom ivotnom krugu, od pro-izvodnje preko uporabe do odstranji-vanja, to manje zagauje okoli. Energija potrebna za proizvodnju toplinskoizolacijskih materijala raz-likuje se ovisno o materijalima. Nis-

Izolacije

Slika 1. Iz Termikine tvornice za proizvodnja kamene vune Tervol

Izolacije

830 GRAEVINAR 57 (2005) 10

ke vrijednosti odnosa potrebne ener-gije u proizvodnji i postignute top-linske vrijednosti postiu mineralna vuna, celuloza, pluto, kokos, srednju vrijednost ima ekstrudirani i ekspan-dirani polistiren, drvene ploe od strugotina i perlit, meu energetski rasipne u fazi njihove proizvodnje pripadaju pjenasto staklo i drvene vlaknatice.

I nakon uklanjanja toplinskoizolacij-ski materijali moraju to manje zaga-ivati okoli, dobro je ako se mogu odloiti na odlagalita bez opasnosti emitiranja tetnih tvari u povrinu zemlje. Mogunost reciklae, djelo-mine ili u cijelosti, dodatna je pred-nost.

Klasini toplinskoizolacijski materijali

Mineralna vlakna

Izolacija od mineralnih vlakana (ka-mena i staklena vuna) kemijski je neutralna, ne mrvi se, ne stari, pos-

tojana je pri visokim temperatura-ma. Kamena se vuna proizvodi od bazalta i diabaza s dodanim koksom pri temperaturi taljenja oko 1600C, staklena vuna nastaje preteno iz kvarcnog pijeska s mogunou do-davanja recikliranog stakla u elek-tropeima pri temperaturama oko 1350C. Raspuhavanjem nastaju vlakna koja se povezuju dodavanjem veziva. U toj fazi mineralna vuna dobiva karakteristinu boju, staklena je vuna uta, a kamena sivozelena.

Mineralna se vuna proizvodi u obli-ku ploa, u rolama, kaira se na raz-liite nositelje (stakleni voal, ljepen-ku, aluminijsku foliju). Toplinska provodljivost mineralne vune je dob-ra, u podruju izmeu 0,03 i 0,045 W/mK, to je uvrtava u najbolje toplinske izolatore. Tekou pred-stavlja brzi rast toplinske provodlji-vosti pri navlaivanju, stoga je pot-rebno posebnu pozornost posvetiti skladitenju, kvalitetnoj izvedbi par

nih brana i zapora i sprijeiti ulaz vode u konstrukciju ovoja zgrade.

Slabost jest razmjerno mnogo ener-gije potrebne u proizvodnji, oko 460 kW na kubini metar, iako iskorita-vanje primarne energije esto odstu-pa. Razgradivost materijala je slaba, stoga struka zahtijeva uvoenje pos-tupaka recikliranja. Mineralna vuna, zbog siunih vlakana od kojih je sastavljena, moe utjecati na zdrav-lje ljudi. Stoga se pri radu s mineral-nom vunom treba pridravati zatit-nih mjera. Ugrauje li se na unutar-njoj strani zida, siuna vlakna mo-gu se odstraniti dobrim prozraiva-njem prostora. Mineralna vuna je iroko rabljen i ekonomian materijal.

Ekspandirani polistiren

Ekspandirani polistiren ima toplin-sku provodljivost izmeu 0,035 i

0,04 W/mK. Pravilno ugraen to je postojan materijal, neotrovan, otpo-ran na anorganske kiseline i soli, no ne na organska otapala te na ultra-ljubiasto zraenje i temperature vie od 80C. Dodaci mu smanjuju gorivost tako da se plamen po njemu ne iri. Svjee proizveden materijal dimenzijski je nestabilan i prije upo-rabe mora odleati. Vodoupojnost je mala, osim u sluajevima kad je iz-loen dugotrajnom djelovanju vode-ne pare pri promjeni temperature i tlaka. S ekolokog stajalita potreb-

Tablica 1. Podjela toplinskoizolacijskih (TI) materijala po kemijskom sastavu i strukturi

Anorganski TI materijali Organski TI materijali TI materijali od

mineralnihvlakana

Pjenasti Ti materijali

TI materijali od biljnih i ivotinjskih

vlakana

Pjenasti TI materijali

staklena vuna pjenasto staklo

kokosova vlakna, slama

ekspand. i eks-trud. polistiren

kamena vuna vermikulit TI materijali od drvenih vlakana

anorganski TI materijali

perlit pamuk, ovja vuna, celulozna TI, papirna TI

anorganski TI materijali

ekspandirana glina

pluto prozirne TI

Slika 3. Oblaganje proelja kamenom vunom

Slika 2. Rezanje i oblaganje stropa staklenom vunom

Izolacije

GRAEVINAR 57 (2005) 10 831

no je znati da je sirovina naftni deri-vat. Noviji proizvodni postupci eks-pandiranja ne temelje se vie na oko-liu tetnim plinovima (CFC, HCFC) ve na pentanu. Ekspandirane gra-nule povezuju se u prisutnosti zasi-ene pare pri 110-120C u blokove. Recikliranje za sada jo nije uvede-no. Za proizvodnju kubinog metra materijala potrebno je 400 do 1000 kWh energije. Prednost materijala je njegova niska cijena.

Ekstrudirani polistiren

Materijal, zbog drugaijeg postupka proizvodnje, ima zatvorene stanice i praktiki ne upija vodu. Stoga je, una-to veoj cijeni u usporedbi s ekspan-diranim polistirenom, gotovo nepo-greiv izbor na mjestima gdje je top-linska izolacija u neposrednom do-diru s vodom (toplinska zatita pod-rumskih zidova, obrnuti ravni krov).

Proizvodni postupak je manje ugo-dan za okoli nego proizvodnja eks-pandiranog polistirena, potrebno je neto vie energije, a u proizvodnji se rabe ozonskim slojevima tetni plinovi. Ekstrudirani polistiren je za razliku od uobiajeno bijeloga eks-pandiranoga polistirena obojen (svi-jetloplavo, svijetlozeleno, ruiasto)u karakteristinu boju pojedinog proizvoaa.

Poliuretanske pjene

Poliuretanske pjene imaju nekoliko boljih toplinskoizolacijskih karakte-ristika, izmeu 0.02 i 0.035 W/m2K.Sirovina za proizvodnju dolazi iz naftnopreraivake industrije, pri emu kao nusprodukt nastaju otrov-ni plinovi (fosgen, isooktan). Done-davno su se u proizvodnji tvrdih pje-na rabili potisni plinovi tetni za ozonski plat. U novijim postupcima za proizvodnju tvrdih pjena upotre-bljavaju se potisni plinovi pentan i izopentan te CO2 kao potisni plin za proizvodnju mekih pjena. Isputanje tetnih kemijskih tvari nakon ugrad-nje je zanemarivo; slabost je razvija-nje otrovnih plinova pri gorenju. Pri-

marna energija za proizvodnju je izmeu 750 i 1030 kWh/m3. Cijenom se poliuretanska pjena svrstava u skuplje materijale, u skupinu ekstru-diranog polistirena ili pjenastog stakla. Poliuretanska pjena upotrebljava se, prije svega, u industriji i kod nekih postupaka sanacije krovova. Otpor-na je na temperaturne promjene (do 100-150C), vlagu i plijesan, ali i na ultraljubiasto zraenje. Zbog nai-na ugradnje i spajanja s drugim ma-terijalima ili slojevima problemati-no je njezino uklanjanje.

Alternativni toplinskoizolacijski materijali

Suvremenim trendovima u graditelj-stvu ne eli se samo smanjiti upora-ba energije u zgradi te tako manje optereivati okoli, ve se ujedno eli ugraivati okoliu ugodne ma-terijale. Tako su na tritu na raspo-laganju razliiti toplinskoizolacijski materijali od vie ili manje prirodnih sirovina i recikliranih proizvoda.

Kod tih je proizvoda, uz prednosti vezanih na okoli, u obzir potrebno uzeti i odreene slabosti u usporedbi s klasino koritenim materijalima. Toplinska izolacija od celuloze, sta-rog papira, drvenih otpadaka, ekspan-dirane gline, perlita, trstike, lana, sla-me, kokosa, pluta, pamuka ili ovje vune ima uobiajeno neto slabiju toplinsku provodljivost od klasinih materijala. Isto tako jo nema pouz-danih podataka o trajnosti svih tih materijala. Kod nekih su, posebno organskih materijala, potrebni doda-ci za poboljavanje protupoarne ot-pornosti iako, unato tome, ti mate-rijali ne postiu protupoarne otpor-nosti klasinih izolacijskih materi-jala. Obino je cijena alternativnih materijala via od uobiajenih pro-izvoda.

Celulozni pramici

Meu tzv. ekolokim toplinskoizo-lacijskim materijalima najpopular-niji su celulozni pramici. Njihova

Slika 4. Izvedba izolacije ravnog krova ekstrudiranim polistirenom

Izolacije

832 GRAEVINAR 57 (2005) 10

je prednost u tome to su reciklirani proizvod koji se dobiva preradom starih novina. Toplinskoizolacijske karakteristike izolacije od starog pa-pira su odline, cijena umjerena. Ce-lulozni pramici obrauju se boro-vim smolama, to treba potivati pri izboru odlagalita. Kemikalije koje se rabe u suvremenim tiskarskim procesima ne predstavljaju spomena vrijedno oneienje okolia.

Mnogi se alternativni materijali, pri-je svega organskih izvora, obrauju borovim vezivima, kako bi se sma-njila njihova gorivost. Borovi spoje-vi su otrovni, stoga se pri radu s nji-ma treba koristiti zatitnim sredstvi-ma. To je i razlog da ih ne valja kom-postirati kao to to preporuuju neki proizvoai.

Pluto

Pluto i ekspandirano pluto su toplin-skoizolacijski materijali s duom tradicijom uporabe. Njihova pred-nost su dobre izolacijske karakteris-tike, ne mrve se i ne gnjiju, rad s njima je jednostavan. Slabost su dugi transporti jer se pluto uvozi iz Portugala, panjolske, Afrike. Za dobivanje pluta potrebne su velike plantae, zbog 10-godinjega vre-menskoga razmaka izmeu dvaju ljutenja plute. U nekim se sluaje-

vima radi o recikliranim epovima od pluta. Tekou predstavlja dimen-zijska nestabilnost proizvoda. Cijena proizvoda povezana je s kakvoom. Ovja vuna

Ovja se vuna moe rabiti u starijim konstrukcijama, podovima i kao izo-lacija cijevi. Njezina je slabost po-manjkanje osnovne sirovine za iru uporabu. Velik se dio vune uvozi s

Novog Zelanda, to znai dugotra-jan transport. Po izolacijskim karak-teristikama ovja se vuna moe us-poreivati s tradicionalnim materija-lima. Potrebni su dodaci za smanje-nje gorivosti, tj. posebna obrada vla-kana za postizanje samogasivosti. Nije preporuljivo izabrati ovju vu-nu koja se obrauje s borovom soli.

Pamuk

Pamuk je kao toplinskoizolacijski materijal na tritu tek nekoliko godina. Dobar je toplinski izolator i cjenovno prihvatljiv. Za poboljanje protupoarne otpornosti dodaju mu se borove soli. Tradiciju uporabe ima u Pakistanu i Egiptu, jer je tamo kao materijal jeftin i dostupan.

Materijalima od organskih prirodnih vlakana ivotinjskog ili biljnog iz-vora dodaju se biocidi za zatitu od gamadi, to kod osjetljivih ljudi uz-rokuje alergije. Zbog spomenutih dodataka ti materijali nisu primjere-ni za kompostiranje. I organska pri-rodna vlakna mogu, kao mineralna, prodrijeti u plua i tetiti zdravlju,

Slika 5. Ugradnja izolacije na osnovi celuloze

Slika 6. Izolacija od ovje vune

Izolacije

GRAEVINAR 57 (2005) 10 833

no zbog ogranienog opsega upora-be organskih vlaknastih aterijala jo nema odgovarajuih podataka o pos-ljedicama.

Trstika

Trstika je u prolosti sluila kao top-linskoizolacijski materijal, a danas se od nje oblikuju izolacijske ploe.

Trstika se najee rabi za obnovu zgrada graditeljske batine. Na sli-an nain upotrebljava se i slama, lan te izolacija od kokosovih vlaka-na. Izolacija od kokosovih vlakana po toplinskim karakteristikama pri-pada boljim materijalima, ne gnjili te obraena s dodacima pripada nor-malno zapaljivim materijalima. Drvena vlakna

Od drvenih vlakana s dodatkom mi-neralnih veziva oblikuju se izolacij-ske ploe. Unato neto slabijoj top-linskoj provodljivosti ti proizvodi imaju veliku vrstou, negorivi su, lako se omotavaju i stoga imaju iroko

podruje primjene. Preradom drve-nih otpadaka i dodavanjem ljepila izrauju se drvene vlaknatice, tvrde ili meke ploe koje se esto upotreb-ljavaju u kombinaciji s nasutim izo-lacijskim materijalima.

Perlit, vermikulit i ekspandirana glina

Perlit, vermikulit i ekspandirana gli-na su nasipni toplinskoizolacijski materijali. Ekoloki nisu sporni, nji hova je prednost negorivost. Za pro-izvodnju je potrebno mnogo energi-je. Pri ugradnji u vertikalne konstruk-cije dolazi do slijeganja nasutog ma

terijala. Takvi se materijali mogu upotrebljavati kao punila toplinsko-izolacijskih buka.

Pjenasto staklo

Pjenasto staklo je dobar toplinski izolator, paropropustan je, ne upija vodu, postojan na kemikalije, nego-riv i ima visoku tlanu vrstou. Za njegovu je proizvodnju potrebno mnogo energije i cijena mu je visoka.

Novu generaciju toplinskoizolacij-skih materijala predstavljaju prozir-ne toplinske izolacije. Osim male toplinske provodljivosti, koja smanju-je toplinske gubitke, omoguavajuiskoritavanje Suneva zraenja za grijanje masivnog zida iza prozirne toplinske izolacije i tako doprinose poboljanju toplinske bilance zgrade.

Zakljuak

Smjer razvoja u 21. stoljeu poka-zuje da je i pri razvoju oblikovanja izgraenog okolia vaan trajan pristup naglaenoj brizi za okoli i ovjeka. Podruje toplinskoizola-cijskih materijala jest s gledita ukljuivanja tzv. ekolokih materi-jala u zgradu posebno zanimljivo, jer se u posljednje vrijeme na tritu pojavljuju novi, alternativni izolacij-ski materijali. Pri odluci o izboru materijala, osim osnovnih karakte-ristika i cijene vano je poznavati njegov utjecaj na okoli. Optimalni toplinskoizolacijski materijal ne pos-toji, stoga se odluka o izboru materi-jala mora temeljiti na svakidanjoj prosudbi prednosti i slabosti.

T. Vrani

Izvor: Informativni list Za uinkovito rabo energije,Gradbeni intitut ZRMK

Slika 8. Polaganje izolacija od drvenih vlakana

Slika7. Toplinska izolacija od kokosovih vlakana

Izolacije

834 GRAEVINAR 57 (2005) 10

Osiguravanje od poara u fazi idej-nog projekta zgrade bitna je i vrlo esto zakonska obveza.

Glavna je mjera pasivna konstruk-cijska zatita od poara koja uklju-uje bitne izolacijske proizvode. U smislu reakcije na poar, Isover mi-neralna vuna pripada proizvodima vrhunskih svojstava, a u smislu ot-pornosti na poar sustavi zadovolja-vaju sve zahtjeve.

Propisi

Sigurnost od poara jedan je od os-novnih zahtjeva za sve vrste gradnje. Na nju se poziva na razliitim razi-nama, poevi od openite ocjene izvedbe konstrukcije do svojstava svakoga uporabljenoga proizvoda. U EEC zemljama definirana je kao bi-tan zahtjev u Smjernicama za grae-vinske proizvode (Construction Pro-duct Directive - CPD). Poarna svoj-stva konstrukcijskih dijelova karakte-rizirana su reagiranjem na poar (za proizvode) i otpornou na poar (za sustave).

CPD (89/106/EEC) tei uspostavi ujednaenoga europskoga trita za graevinske proizvode uklanjanjem svih tehnikih prepreka u trgovini. Graevinski proizvodi i graevinski radovi trebaju ispuniti est bitnih zahtjeva za graevine: - mehaniku vrstou i stabilnost - sigurnost u sluaju poara - higijenu, zdravlje i okoli - sigurnost u uporabi - zatitu od buke - energetsku ekonominost i zadr-

avanje topline

Drugi zahtjev koji se odnosi na sigur-nost od poara trai da rad mora biti projektiran i izveden na takav nainda u sluaju poara: - kapacitet nosivosti optereenja

zgrade bude zajamen u odree-nom vremenu

- nastanak i irenje poara i dima unutar zgrade bude ogranien

- irenje poara na okolinu zgrade bude ogranieno

- stanari mogu napustiti zgradu ili biti spaeni na drugi nain

- sigurnost spasilakih ekipa bude zajamena.

Navedeni su minimalni zahtjevi koje moraju zadovoljiti proizvodi kako bi nosili CE oznaku proizvoda.

CE oznaka

CE oznaka je obvezatna pri putanju proizvoda na europsko trite. Ona pokazuje da su proizvodi ispitani u suglasnosti s europskim ispitnim metodama za odreeni proizvod. Popis usklaenih tehnikih podataka daje tehnike podatke u obliku dek-lariranih vrijednosti proizvoaa,ukljuujui vane reakcije na klasi-fikaciju poara.

Klasifikacijski sustav zasnovan je na odluci komisije 2000/147/EC. Rea-giranje na poarna ispitivanja doputa ocjenu kako materijal vlastitim ras-padanjem doprinosi poaru. Glavni relevantni parametri su sposobnost zapaljenja materijala, irenje plame-na, koliina proizvedenog dima, ko-liina estica osloboenih vruinom i pojavljivanje ili nerazbuktavanje vatre.

Klasifikacija je zasnovana na novoj europskoj reakciji na poarna ispiti-vanja koja su:

- EN ISO 1182 ispitivanje nezapa-ljivosti, objavljeno u veljai 2002.

- EN ISO 1716 odreivanje ukup-ne kalorine vrijednosti, objav-ljeno u veljai 2002.

- EN ISO 11925-2 zapaljivost, ob-javljeno u veljai 2002.

- EN 13823 ispitivanje na gorenje (SBI), objavljeno u veljai 2002.

Ovisno o njihovim performansama graevinski materijali podijeljeni su u Euroklase.

Euroklase uvedene odlukom komisi-je (2000/147/EC) od 8. veljae 2000. daju zajedniku osnovu za uspored-bu na reagiranje na poar za gotovo sve graevinske proizvode. Grae-vinski materijali podijeljeni su u klase, ovisno o tome kako utjeu na poetak poara, irenje poara i nas-tajanje dima. Izolacija od staklene

vune nee podravati gorenje i ima najveu moguu klasifikaciju Euro-klasa A (A1 & A2)

Otpornost na poar

Ispitivanje graevinskih proizvoda, dijelova ili sustava na otpornost na poar bit e u suglasnosti s novim europskim normama koje su zasno-vane na meunarodno dogovorenim konceptima.

Na podruju otpornosti na poar kla-sifikacije su:

SIGURNOST OD POARA

Tablica 1. Podjela na protupoarne klase

Poarna klasa Vrijeme do razbuktavanja Doprinos poveavanju poara

A1 nema razbuktavanja nema

A2 nema razbuktavanja nema

B nema razbuktavanja XS

C nakon 10 minuta M

D 2 10 minuta L

E prije 2 minute

F nije A1 -E

Izolacije

GRAEVINAR 57 (2005) 10 835

R kapacitet optereenja nosi-vosti sposobnost graevins-kog elementa da izdri izlaga-nje poaru bez ikakva gubitka stabilnosti

E integritet poara sposobnost graevinskog elementa da izdr-i izlaganje poaru bez prijeno-sa poara na stranu bez vatre,

kao rezultat prolaza znaajnih koliina plamena ili vruih plinova

I poarna izolacija - sposobnost graevinskog elementa da izdr-i izlaganje poaru bez prijeno-sa poara, kao rezultat znaaj-nog prolaza topline s izloene strane na neizloenu stranu

Oznake R, E, I, prikazuju znaajke (klasifikacije) proizvoda, dijela ili sustava nakon ispitivanja i mogu se rabiti u vie doputenih kombinaci-ja, nakon ega slijedi vrijeme klasi-fikacije (npr. R60, REI30).

T. VraniIzvor: Isoverov prirunik za

arhitekte