Porównując wełnę mineralną i styropian jako popularne materiały izolacyjne do stosowania na elewacji, warto przyjrzeć się kluczowym cechom, które wpływają na ich funkcjonalność i efektywność zabezpieczenia ścian zewnętrznych budynku.
Elewacja na ścianie zewnętrznej budynku powstaje z materiałów budowlanych wspartych nowoczesną technologią. Na pierwszy rzut oka jest to faktura powierzchni, kolor oraz odcień zastosowanego tynku. Jednak to gęsto zebrane pod tynkiem elementy tworzą finalne zabezpieczenie, pierwszą zewnętrzną strukturę, której podstawowym zadaniem jest osłonięcie obiektu budowlanego. Często pod tynkiem znajdziemy więc wełnę mineralną lub też styropian.
Wełna mineralna jako materiał izolacyjny na elewacji
Wełna mineralna jest często stosowanym materiałem budowlanym przeznaczonym do termoizolacji, dostępnym w dwóch podstawowych rodzajach. Jest to wełna skalna, czyli kamienna oraz wełna szklana.
W czasie produkcji wełny mineralnej wykorzystuje się surowce naturalne. Wełna skalna powstaje z bazaltu poddanego wytapianiu w wysokiej temperaturze, który potem się rozwłóknia i łączy z lepiszczem. Wełna szklana tworzy się z wytapianego piasku kwarcowego oraz stłuczki szklanej, rozwłóknionych i połączonych substancjami klejącymi.
Styropian do termoizolacji fasady
Styropian, czyli polistyren ekspandowany powstaje podczas obróbki ropy naftowej, a sam proces nie jest szkodliwy dla środowiska naturalnego. Spieniona struktura pojawia się za sprawą jednokrotnego lub wielokrotnego ogrzewania granulek parą wodną.
Granulki posiadają w swojej kompozycji czynnik spieniający, czyli porofor. Produkt charakteryzuje skład zaledwie 2% polistyrenu, w pozostałej, ogromnej części materiał składa się z powietrza, czyniąc materiał niezwykle lekkim. Strukturę styropianu tworzą połączone malutkie elementy, które charakteryzuje obły kształt.
Styropian elewacyjny może mieć różne barwy, co zależy od właściwości izolacyjnych i wytrzymałościowych, producenta oraz użytego polistyrenu. Bywa więc biały, szary (grafitowy) oraz niebieski.
Termoizolacja wełny mineralnej i styropianu
Wełna mineralna charakteryzuje współczynnik przewodzenia ciepła (λ) w zakresie od około 0,035 do 0,045 W/mK. Jest nieco mniej efektywna termicznie niż styropian grafitowy, o najniższym współczynniku izolacji cieplnej wśród polistyrenu. Oznacza to, że dla uzyskania takiej samej izolacyjności cieplnej trzeba stosować grubsze płyty wełny mineralnej niż styropianu.
Styropian posiada niższy współczynnik λ, zwykle od 0,031 do 0,040 W/mK, co czyni go bardziej efektywnym izolacyjnie, porównując oba materiały na każdy posiadany przez nie centymetr grubości. W szczególności styropian grafitowy może osiągnąć λ 0,031 W/mK. Zapewnia on najlepszą izolację cieplną wśród dostępnych na rynku rodzajów styropianu.
Akustyczność wełny mineralnej i styropianu
Wełna mineralna jest doskonałym izolatorem akustycznym. Osiąga ten efekt dzięki specyficznej, włóknistej strukturze, która z łatwością tłumi dźwięki o bardzo różnej częstotliwości. W praktyce świetnie sobie radzi z ograniczaniem przenikania hałasu przez ściany. Sprawia to, że wełnę mineralną często stosuje się właśnie tam, gdzie ważne jest precyzyjne wyciszenie pomieszczeń, jak środowiska wielkomiejskie.
Styropian jest zdecydowanie mniej efektywny akustycznie, ponieważ charakteryzuje go stosunkowo zamknięta, w miarę jednorodna struktura. Powoduje to tłumienie hałasu na znacznie niższym poziomie. Styropian ogranicza głównie dźwięki o niskiej częstotliwości, ale kompletnie nie nadaje się do budynków wymagających wysokiego poziomu wyciszenia w centrum miasta.
Paroprzepuszczalność wełny mineralnej i styropianu
Paroprzepuszczalność materiałów budowlanych porównuje się do specjalistycznej termoaktywnej odzieży, ubrania które oddycha. Termoaktywna odzież jak druga, żywa skóra odprowadza wilgoć z ciała na zewnątrz, co zapobiega przegrzaniu organizmu.
Podobnie funkcjonują paroprzepuszczalne ściany zewnętrzne, z łatwością odprowadzające nadmiar wilgoci, a zatrzymujące w pomieszczeniach ciepło. Paroprzepuszczalność materiału wiąże się z wartością współczynnika oporu dyfuzyjnego μ. Parametr μ określa istniejący opór w przenikaniu pary wodnej przez określony materiał.
Wełna mineralna jest bez wątpienia materiałem paroprzepuszczalnym, co oznacza, że pozwala ścianom oddychać i nie zatrzymuje wilgoci w przegrodach zewnętrznych. Współczynnik oporu dyfuzyjnego wełny mineralnej wynosi μ = 1, co czyni ją wysoce przepuszczalną dla pary wodnej, identycznie jak nie stawiające niemal żadnego oporu powietrze.
Styropian tymczasem dokładnie na odwrót. Jest materiałem praktycznie nieprzepuszczalnym dla pary wodnej. Charakteryzuje go opór dyfuzyjny nawet na wysokim poziomie μ = 60. Skoro styropian zatrzymuje wilgoć w pomieszczeniu, to jego zastosowanie może stanowić problem w budynkach, w których wymagana jest wysoka paroprzepuszczalność ścian zewnętrznych. Chcąc uniknąć kondensacji wilgoci stosuje się odpowiednie rozwiązania techniczne, takie jak szczeliny wentylacyjne.
Wytrzymałość na ściskanie wełny mineralnej i styropianu
Wełna mineralna posiada niższą wytrzymałość na ściskanie, zwykle w przedziale 10-40 kPa. Jest więc bardziej podatna na wszelkie niekorzystne odkształcenia mechaniczne niż styropian. Płyty wełny mineralnej wymagają odpowiedniego mocowania, aby mogły uniknąć deformacji. Sprawdzą się też przede wszystkim w budynkach, gdzie nie istnieje duże obciążenie elewacji.
Styropian jest za to materiałem o znacznie wyższej wytrzymałości na ściskanie. Styropian biały EPS 100 ma wytrzymałość około 100 kPa. Dzięki temu jest zdecydowanie bardziej odporny na uszkodzenia mechaniczne i nacisk. Okazuje się lepszym wyborem w tych obiektach budowlanych, w których elewacja może być narażona na zniszczenie.
Reakcja na ogień i wysokie temperatury wełny mineralnej i styropianu
Wełna mineralna jest niepalna, posiada najlepszą dla materiału budowlanego klasę A1. Powstrzymuje rozprzestrzenianie się ognia, chroni konstrukcję nośną budynku przed bezpośrednim działaniem płomieni i wysokiej temperatury. Właściwości ogniowe materiału nie pogarszają się z upływem czasu.
Styropian niestety nie jest materiałem ognioodpornym. Na odwrót, jest materiałem palnym, łatwo zapalnym, samogasnącym, posiadającym niską klasę E. Producenci starają się poprawić jego właściwości ogniowe, dodając substancje czyniące go niepalnym. Są to organiczne związki bromowe, bromowany polibutadien i heksabromocyklododekan (HBCD), może to też być kopolimer posiadający blok polibutadienowy (PolyFR). Dlatego nowoczesny styropian w czasie pożaru się topi i nie podtrzymuje ognia.
Zalety i wady wełny mineralnej na elewacji
Na liście zalet wełny mineralnej znajdziemy dobrą izolacyjność cieplną, bardzo wysoką izolacyjność akustyczną, doskonałą paroprzepuszczalność, ognioodporność oraz odporność na wysokie temperatury powietrza.
Wadą okazuje się wyższy koszt, niższa wytrzymałość na ściskanie oraz pracochłonny, cięższy montaż.
Zalety i wady styropianu na elewacji
Do zalet należy bardzo dobra izolacyjność cieplna, lekkość materiału, wyższa wytrzymałość na ściskanie, łatwy montaż oraz niższy koszt materiału.
Wadą jest słaba izolacyjność akustyczna, niska paroprzepuszczalność, łatwopalność, o ile oczywiście nie zastosujemy opcji styropianu z dodatkiem środków ogniochronnych.
Skuteczna izolacja fasady budynku
Trzeba przyznać, że obydwa rozwiązania spotykamy często we współczesnym budownictwie w Polsce. Ostateczny wybór dokonany pomiędzy izolacją wełną mineralną lub ociepleniem styropianem zależy głównie od wymagań stawianych przed projektem oraz priorytetów dotyczących poszczególnych właściwości zabezpieczenia budynku, czyli termoizolacji, akustyki, paroprzepuszczalności i ogólnej trwałości elewacji.
Skutecznymi warstwami izolującymi elewacją mogą być też płyty z poliuretanu (PUR), płyty z poliizocyjanuranu (PIR), płyty celulozowe oraz płyty fenolowe i płyty rezolowe. Materiały te po odpowiedniej aplikacji spełniają wyśrubowane, współczesne normy termoizolacyjne.
