TERMOIZOLACIONI MATERIJALI Problem toplotne izolacije je izuzetno aktuelan i kompleksan u savremenom grañevinarstvu, pogotovo u oblasti zgradarstva. Aktuelnost proizilazi iz potrebe za sve većom uštedom energije, a kompleksnost iz velikog broja zahteva koje treba zadovoljiti da bi toplotna izolacija u potupnosti ostvarila svoju ulogu [21]. Analiza objekata, sa ovog aspekta, može se posmatrati kroz tri zasebne celine:

- toplotna zaštita krovne konstrukcije, - toplotna zaštita fasadnih zidova i - toplotna zaštita delova objekta koji su u kontaktu sa terenom.

Pored spoljašnjeg omotača, koji ima najveći uticaj na efekat toplotne izolacije objekta, termoizolacioni materijali se mogu postavljati i u pregradnim zidovima i meñuspratnim konstrukcijama, čime se obezbeñuje toplotni komfor u celom objektu. Uobičajeni položaji termoizolacije ilustrovani su na primeru jedne kuće (slika 1).

Slika 1 - Mesta postavljanja termoizolacije u zavisnosti od vrste i položaja elementa

objekta

Osnovni tehnički podaci o termoizolacionim svojstvima većine standardnih grañevinskih materijala su:

− λ - koeficijent toplotne provodljivosti,

− c - specifična toplota,

− µ - faktor otpora difuziji vodene pare,

− αt - koeficijent toplotnog izduženja i

− γ - zapreminska masa, a dati su u JUS U.J5.600:1998. Svojstvo na osnovu koga se grañevinski materijali svrstavaju u termoizolacione materijale je koeficijent toplotne provodljivosti. Pod termoizolacionim materijalima podrazumevaju se materijali čiji je koficijent toplotne provodljivosti (λ) manji od 0.3 W/(mK), ispitan prema standardu JUS U.A2.020.

U okviru grupe termoizolacionih materijala može se izvršiti finija podela na:

− klasične termoizolacione materijale sa koeficijentom toplotne provodljivosti λ < 0.06 W/(mK) i

− termoizolacione materijale sa konstrukcionim svojstvima sa 0.06 < λ < 0.3 W/(mK).

Pravilan izbor odreñenog termizolacionog materijala je tesno povezan sa:

− analizom svojstava termoizolacionih materijala u odnosu na svojstva ostalih materijala od kojih se izvode pojedini elementi konstrukcije,

− analizom položaja elementa konstrukcije u odnosu na okruženje i

− analizom termo-higrometrijskih uslova sredine. Nepoznavanje svojstava termoizolacionih materijala, odnosno njihovih prednosti, a naročito nedostataka, koji ograničavaju njihovu primenu, u praksi može dovesti do značajnog smanjenja efekata termoizolacije i do pojave pratećih neželjenih efekata, kao što su:

− pojava vlage,

− truljenje materijala,

− pojava buñi,

− klobučenja, ljuspanja i otpadanja paronepropusnih završnih slojeva i

− oštećenja usled dejstva mraza. U cilju olakšavanja pravilnog izbora termoizolacionih materijala, u ovom radu je dat kratak prikaz proizvodnje i primene najčešće korišćenih termoizolacionih materijala, sa naglaskom na njihova osnovna svojstva. Pored toga, istaknute su i njihove prednosti i nedostaci. Termoizolacioni materijali se mogu klasifikovati na osnovu različitih kriterijuma:

− prema poreklu sirovina za proizvodnju,

− prema vrednosti koeficijenta toplotne provodljivosti,

− prema vrednosti zapreminske mase i

− prema mestu i načinu primene. U ovom radu su termozolacioni materijali klasifikovani na osnovu porekla sirovine za njihovu proizvodnju u sledeće grupe:

− termoizolacioni materijali na bazi mineralnih (neorganskih) materijala

− termoizolacioni materijali na bazi organskih materijala i

− termoizolacioni malteri i betoni. Termoizolacioni materijali, koji su analizirani u ovom radu, prikazani su na narednom blok-dijagramu.

Termoizolacioni materijali

Organskog porekla

Polimeri Prirodni materijali

Ekspandiranipolistiren

Ekstrudiraniekspandirani

polistiren

Poliuretan

Trska

Drvena vlaknasa

min.vezivom

Recikliranaceluloza

Termoizolacioni malteri i betoniMineralnog porekla

Kamena vuna

Staklena vuna

Termoizolacionimalteri

EPS betoni

Gas-betoni(siporeks)

Termoizolacionibetoni

1. TERMOIZOLACIONI MATERIJALI NA BAZI MINERALNIH (NEORGANSKIH) MATERIJALA U grañevinskoj praksi se kao termoizolacioni proizvodi, na bazi mineralnih materijala, najčešće koriste kamena vuna i staklena vuna. 1.1 KAMENA (MINERALNA) VUNA Kamena ili mineralna vuna je proizvod koji se dobija topljenjem tzv. mineralnog uloška. Sastoji se od staklastih vlakana i stvrdnutih kapi silikatnog rastopa. Izgled uzorka kamene vune prikazan je na slici 2.

Slika 2 - Izgled uzorka kamene vune

Pod mineralnim uloškom podrazumeva se mešavina prirodnih mineralnih stena magmatskog i sedimentnog porekla. Magmatske stene predstavljaju osnovnu, a sedimentne korektivnu sirovinu za proizvodnju kamene vune. Od magmatskih stena najčešće se koriste stene sa sadržajem SiO2 u količini od 40 do 52%, a to su: bazalt, dijabaz, gabro, andezit. Sedimentne stene imaju ulogu topitelja, a najčešće se koriste: krečnjaci, krečnjaci sa primesom dolomita, dolomiti, a ponekad i glina.

Umesto sedimentnih stena ponekad se kao topitelji koriste topioničke zgure: zgura visokih peći, zgura kupolastih peći i zgure Simens-Martinovih peći. U tabeli 1 dat je hemijski sastav nekoliko vrsta magmatskih i sedimentnih stena i topioničke zgure. Prikazani materijali predstavljaju sirovine za proizvodnju kamene vune.

Tabela 1 - Hemijski sastav sirovina za proizvodnju kamene vune (preuzeto iz [2]) Meta-

dijabaz Bazalt Bazalt Dijabaz Gabro Dolomit

ni krečnjak

Dolomit Dolomit Topionička zgura

Sas

toja

k

“Dob

ro P

olje

” C

rna

Tra

va

“Sla

vujc

i” P

reše

vo

“Vre

lo”

Kop

aoni

k

“Pre

vešt

” K

alen

ić

“Krp

ejci

” P

reda

jane

“Ost

rovi

ca”

Sić

evo

“Izv

or”

Bos

ilj-g

rad

“Pro

kupl

je”

Pro

kupl

je

Žel

ezar

a “S

med

erev

o”

SiO2 48.39 52.82 48.91 49.36 61.61 0.30 0.90 1.90 36.84 Al2O3 19.91 16.30 19.99 14.79 18.26 0.75 2.79 0.98 8.70 TiO2 - - 0.95 1.38 - -0 -0 - 0.48

Fe2O3 3.91 - 2.94 3.95 - 0.09 1.09 0.10 0.26 FeO 8.79 5.92 4.97 6.60 6.75 - - - - CaO 7.92 10.36 8.40 10.59 4.21 39.67 29.10 29.58 37.17 MgO 4.04 7.25 60.38 6.67 2.86 12.26 21.22 21.17 9.43 Na2O 30.6 2.90 2.90 3.37 3.55 0.11 0.18 0.20 2.00 K2O 0.15 2.75 2.39 0.04 0.72 0.02 0.15 0.12 0.85 GŽ 3.58 0.80 1.55 3.20 2.53 46.58 44.46 46.26 -

1.1.1 Proizvodnja neimpregnirane kamene vune Sam proces proizvodnje kamene vune sastoji se od:

− pripremnih radova, koji obuhvataju: � izbor sirovinskih komponenti, � proračun hemijskog sastava sirovinske smeše i mineralnog rastopa i � odreñivanje količina sirovinskih komponenti i goriva za jednu šaržu,

− tehnološkog procesa proizvodnje, koji zavisi od vrste finalnog proizvoda: � proizvoda na bazi neimpregnirane kamene vune i � proizvoda na bazi impregnirane kamene vune.

Razlika izmeñu tehnoloških procesa proizvodnje neimpregniranih i impregniranih proizvoda je samo u fazi finalizacije. Oba tehnološka procesa šematski su prikazana na sl. 3. Priprema sirovinske smeše sastoji se u usitnjavanju stenskih materijala do odreñene granulacije. Doziranje sirovinske smeše i koksa u kupolnu peć vrši se naizmenično (uložak/koks), pri čemu se režimom punjenja mora obezbediti održavanje stalne visine materijala u peći. Mešavina mineralnog uloška i koksa se postepeno spušta na dole, prelazeći u rastop, a vreli gasovi se podižu ka vrhu peći i greju materijal u peći. Topljenje mineralnog uloška u silikatni rastop predstavlja najvažniju fazu u procesu proizvodnje mineralne vune. Temperatura topljenja je oko 15000C. Proces obrazovanja vlakana sastoji se iz dve faze:

− faze raspršivanja silikatnog rastopa i

− faze obrazovanja vlakana mineralne vune. Faza raspršivanja započinje izlivanjem silikatnog rastopa radne temperature 1350 – 14000C u sistem za raspršivanje. Obrazovane kapi silikatnog rastopa usisavaju se u komoru za taloženje, gde se vrši njihova transformacija u vlakna, a zatim njihovo taloženje na žičani transporter. Na taj način se dobija beskonačna traka, odreñene debljine i širine, sastavljena od vlakana kamene vune – tzv. osnovni filc. Proces finalizacije osnovnog filca se sastoji u njegovom stanjivanju, opsecanju, prošivanju i eventualnom postavljanju na različite vrste podloga, zatim hlañenju i sečenju na odreñene dimenzije.

Proizvodnjaneimpregnirane

kamene vune

Pripremasirovinskihkomponenti

Odmeravanje idoziranje mineralnoguloška i tehnološkog

goriva

Topljenje mineralnoguloška u silikatni

rastop

Raspršivanje i stvaranjevlakana od silikatnog

rastopa

Obrazovanjemineralnog filca

Finalizacija filcakamene vune u finalne

proizvode

Pripremasirovinskihkomponenti

Odmeravanje idoziranje mineralnoguloška i tehnološkog

goriva

Topljenje mineralnoguloška u silikatni

rastop

Raspršivanje i stvaranjevlakana od silikatnog

rastopa

Prskanje vlakanasredstvom zaimpregnaciju i

obrazovanje osn. filca

Termička obradaimpregniranog filca

Pripremasredstava zaimpregnaciju

Proizvodnjaimpregniranekamene vune

Finalizacijaimpregniranog filca u

finalne proizvode

Slika 3 - Šema procesa proizvodnje kamene vune

1.1.2 Proizvodnja impregnirane kamene vune Na slici 4 ilustrovan je tehnološki postupak proizvodnje impregnirane kamene vune.

Slika 4 - Proces proizvodnje impregnirane kamene vune

U cilju poboljšanja nekih svojstava finalnih proizvoda izrañenih od kamene vune, kao što su, na primer: veća elastičnost (smanjenje krtosti i sklonosti ka lomljenju kamenih vlakana), kompaktnost, veća otpornost na uticaj vlage, bolja mehanička svojstva, itd., obrazovana vlakna kamene vune se u fazi prolaska kroz taložnu komoru impregniraju odgovarajućim sredstvom za impregnaciju mineralnog ili organskog porekla. Najčešće se kao sredstva za impregnaciju koriste polimeri, na primer, fenol-formaldehidne smole. Tehnološki proces proizvodnje impregnirane mineralne vune se ne razlikuje od već opisanog procesa proizvodnje neimpregnirane vune sve do faze proizvodnje osnovnog filca u komori za taloženje. U slučaju proizvodnje impregnirane kamene vune, fazi obrazovanja osnovnog filca prethodi faza prskanja obrazovanih vlakana kamene vune sredstvom za impregnaciju. Osnovni filc se, u ovom slučaju, sastoji od impregniranih vlakana i pre finalne obrade podvrgava se termičkoj obradi. 1.1.3 Svojstva kamene vune Kamena vuna je neorganski visoko porozni izolacioni materijal, koji u svom sastavu ne sadrži sastojke štetne po ljudsko zdravlje. Kamena vuna je hemijski inertna i postojana na uticaj vode, vodene pare i različitih hemikalija, izuzev na jedinjenja fluora. Takoñe je otporna i na delovanje mikroorganizama i nije sklona truljenju. U tabeli 2 dati su osnovni podaci o hemijskom sastavu kamene vune.

Sirovina

Topljenje

Dobijanje vlakana i ubrizgavanje veziva

Podužno sečenje

Poprečno sečenje Termička

obrada

Otpad koji se reciklira

Vezivo postaje sivo - braon

Osnovni filc

Tabela 2 - Hemijski sastav kamene vune

SiO2 Al2O3 Fe2O3 i FeO TiO2 CaO MgO Na2O K2O

42 - 44.5

14 - 16.5 6.5 - 7.2

1.0 - 1.4

9 - 22.5 7 - 9.2 2.5 - 3

0.4 - 0.6

Kamena vuna ima izrazito poroznu strukturu (92-97%), koju čine proizvoljno prostorno rasporeñena elastična vlakna, debljine 5 - 7 mikrona. Učešće nevlaknastih primesa - stvrdnutih kapi silikatnog rastopa, je manje od 3.5%. U tabeli 3 dati su osnovni podaci o svojstvima kamene vune.

Tabela 3 - Osnovna fizička i mehanička svojstva proizvoda od kamene vune

Zapreminska masa

γγγγ, [kg/m3]

Koeficijent toplotne

provodljivosti λλλλ, [w/(mK)]

Koeficijent linearnog termičkog

širenja ααααT, [K-1]

Faktor otpora difuziji vodene

pare µµµµ, [-]

Upijanje vode

uv, [%]

Napon pritiska pri

10% deformaciji σσσσp, [MPa]

Čvrstoća na

zatezanje fz, [Pa]

45-160 0.035-0.041 5x10-5 ≥1.1 > 100 0.003-0.050 0.01-0.03 Na slici 5 prikazana je zavisnost koeficijenta toplotne provodljivosti od zapreminske mase kamene vune i temperature.

Slika 5 - Zavisnost koeficijenta toplotne provodljivosti od zapreminske mase kamene vune i temperature

Zbog velike otvorene poroznosti kamenu vunu karakteriše izrazito velika sposobnost upijanja vode i propustljivost vlage. Upijena voda rastvara soli iz kamene vune gradeći rastvore koji su naročito agresivni za metale, tako da sve metalne površine, koje su u kontaktu sa kamenom vunom, moraju imati odgovarajuću antikorozionu zaštitu. Pored toga, povećana vlažnost kamene vune ugrožava i otpornost toplotne izolacije na dejstvo mraza i pospešuje pojavu buñi. Vrednosti koeficijenta toplotne provodljivosti, date u tabeli 7, odnose se na suv materijal. Pri povećanju sadržaja vlage u kamenoj vuni za samo 1%, koeficijent toplotne provodljivosti se povećava za cca 20%. Zbog toga je dozvoljena vlažnost proizvoda od kamene vune ograničena na 3%.

U cilju sprečavanja prekomernog upijanja vode i produženja eksploatacionog veka, u novije vreme, termoizolacija od kamene vune se hidrofobizira, tj. dodatno impregnira silikonskim uljem. Kamenu vunu karakteriše postojanost na visokim temperaturama i negorivost. Većina proizvoda od neimpregnirane kamene vune se može koristiti do temperature od 7000C, a od impregnirane do 2500C. Materijali koji su upotrebljeni za impregnaciju (organske smole i ulja), a kojih ima do 6%, isparavaju ili se ugljenišu na temeperaturi od oko 2500C. Sama kamena vuna se topi na temperaturi od oko 10000C, pri čemu se ne stvaraju štetni gasovi kao prilikom sagorevanja organskih materijala. Proizvodi na bazi kamene vune (neimpregnirani i impregnirani) imaju dobru apsorpciju zvuka zbog velike otvorene poroznosti. Osnovni uslovi kvaliteta za kamenu vunu, definisani u standardu JUS U.M9.015, dati su u tabeli 4.

Tabela 4 - Uslovi kvaliteta za kamenu vunu prema JUS U.M9.015 Klasa Svojstva kamene vune

I II Zapreminska masa pri zbijenosti od 0.08kN/m2, [kg/m3] max. 150 max. 220

Sadržaj staklastih kapljica (granula) većih od 0.5mm, [%] max. 10 max. 30

Prosečna debljina vlakana, [mm] max. 0.007 max. 0.007

Koeficijent toplotne provodljivosti za:

� 00C, [W/(mK)]

� 1000C, [W/(mK)]

� 3000C, [W/(mK)]

0.041

0.058

0.098

0.058

0.081

0.139

Maksimalna dozvoljena vlažnost, [%] 3 3

Dozvoljena (radna) temperatura u ekspl.uslovima, [0C] 600 600

Analizom svojstava proizvoda od kamene vune mogu se izdvojiti sledeće prednosti i nedostaci: prednosti

− mala zapreminska masa,

− nizak koeficijent toplotne provodljivosti,

− širok temperaturni interval primene (do +7000C),

− negorivi materijal (klasa A1, DIN 4102)

− prilikom topljenja ne oslobaña štetne gasove

− biorazgradljivost. nedostaci

− veliko upijanje vode i veoma velika propusnost vodene pare, − mala otpornost na dejstvo mraza, − sklonost ka pojavi buñi i − mogućnost pojave korozije metala u prisustvu vlage.

1.1.4 Primena kamene vune

Proizvodi od neimpregnirane kamene vune koji se koriste kao termoizlacioni materijali u grañevinarstvu su:

− jastuci od kamene vune prišiveni za podlogu (karton, bitumenizirani papir, stakleni voal, pocinkovano pletivo, aluminijumska folija i dr.) i

− prošiveni ili neprošiveni filc od kamene vune, debljine 2 - 10cm. Proizvodi od neimpregnirane kamene vune imaju, zbog malih mehaničkih karakteristika, ograničenu primenu i koriste se u slučajevima kada nisu opterećene na pritisak. Proizvodi od impregnirane kamene vune se koriste u obliku ploča debljine 2-10cm. Izrañuju se u sledećim varijanatama:

− meke ploče, − polutvrde ploče i − tvrde ploče.

Ploče od impregnirane kamene vune imaju širu primenu zato što se proizvode u nekoliko varijanti (od mekih do vrlo tvrdih ploča), pa se mogu upotrebljavati za toplotnu izolaciju i u slučajevima kada su opterećene na pritisak.

Proizvodi od neimpregnirane kamene vune primenjuju se za toplotnu izolaciju: − meñuspratnih konstrukcija u slučajevima kada se primenjuju spušteni plafoni, − pregradnih zidova i − potkrovlja i kosih krovova.

Pored toga, deo ovih proizvoda može se primenjivati i za protivpožarnu zaštitu industrijskih peći, kotlova, cisterni itd.

Proizvodi od impregnirane kamene vune primenjuju se za: − poboljšanje termoizolacionih svojstava pregradnih zidova, meñuspratnih i

podnih konstrukcija, − u sklopu rešenja fasadnih zidova kao ventilisanih, neventilisanih ili kontaktnih

sistema i − izolaciju ravnih i kosih krovova.

Izgled nekih proizvoda od neimpregnirane i impregnirane kamene vune prikazan je na narednim slikama.

Slika 6 - Proizvodi od neimpregnirane kamene vune

Neimpregnirane meke ploče od kamene vune (γγγγ =100kg/m3)

Neimpregnirana kamena vuna u rinfuznom obliku

Impregnirane meke ploče Impregnirane polu tvrde ploče Impregnirane tvrde ploče kamena vuna (γ=35kg/m3) kamena vuna (γ=75kg/m3) kamena vuna (γ=150kg/m3)

Slika 7 - Proizvodi od impregnirane kamene vune

U novije vreme proizvode se termoizolacione ploče od kamene vune, koje su namenjene za izradu kontaktnih fasada, čija je spoljašnja površina tvrña od unutrašnje radi boljeg pričvršćivanja i lakše završne obrade zida. 1.2 STAKLENA (MINERALNA) VUNA Staklena vuna spada u grupu mineralnih termoizolacionih materijala i sastoji se od tankih i elastičnih staklenih niti. Izgled uzoraka staklene vune prikazan je na slici 8.

Slika 8 - Izgled uzorka staklene vune (ploče)

1.2.1 Proizvodnja staklene vune i staklenih vlakana Sirovine za proizvodnju staklene vune i staklenih vlakana su stakleni krš i osnovne sirovine za proizvodnju stakla (kvarcni pesak, krečnjak, soda, itd.). U novije vreme se za proizvodnju staklene vune sve više koristi stakleni krš (prozorsko staklo i staklena ambalaža). Učešće staklenog krša u sirovini se kreće 30 - 60%, a u pojedinim fabrikama i do 80%.

Tehnologija proizvodnje je slična tehnologiji proizvodnje kamene vune. Sastoji se iz dve faze:

− dobijanje silikatnog - staklenog rastopa i

− dobijanje tankih staklenih niti iz staklenog rastopa. Tehnološki proces proizvodnje staklene vune ilustrovan je na slici 9.

Slika 9 - Proces proizvodnje staklene vune

Za dobijanje rastopa stakla koriste se kupolaste peći, kadne peći i električne peći u kojima se temperatura, u zavisnosti od vrste peći, kreće i do 20000C. U tabeli 5 dati su osnovni podaci o hemijskom sastavu rastopljene staklene mase.

Tabela 5 - Hemijski sastav rastopljene staklene mase

SiO2 Al2O3 Fe2O3 i FeO CaO MgO Na2O Br2O3

58.5 4 0.2 16 6 11.8 3.5

Tanka staklena vlakna i staklena vuna mogu se dobiti na jedan od sledeća tri načina, ili njihovim kombinovanjem:

− izvlačenjem niti iz rastopljene staklene mase kroz "vatrostalna sita" sa malim otvorima (2-3mm) i namotavanje niti na koturove, koji se okreću velikom brzinom. Na ovaj način mogu se dobiti niti dužine i do nekoliko desetina kilometara, sa maksimalnom debljinom od 1µm,

− rasprskavanjem staklenog rastopa uduvavanjem pare ili gasa pod visokim pritiskom, pri čemu se dobijaju kratka i gruba staklena vlakna i

− centrifugalni metod sa horizontalnim pločama koje se okreću. Rastopljena staklena masa pada na ploče (okreću se brzinom od 4000 obrtaja/min) obrazujući tanak film preko ploče, koji se usled delovanja centrifugalne sile smanjuje do granice površinskog napona, kada se iz tankog filma "kidaju i otpadaju" tanka staklena vlakna.

Sirovina

Topljenje

Dobijanje vlakana i ubrizgavanje veziva

"Sirova" staklena vlakna

Sušnica

Vezivo postaje žuto

Otpad koji se reciklira

Podužno sečenje

Poprečno sečenje

U procesu proizvodnje termoizolacionih materijala mogu se koristiti i staklena vlakna i staklena vuna, mada se u praksi mnogo više koristi staklena vuna. 1.2.2 Svojstva staklene vune Staklena vuna ima slična svojstva kao i kamena vuna. Vlakna staklene vune su znatno duža od vlakna mineralne vune i odlikuju se većom hemijskom otpornošću i nešto manjom toplotnom provodljivošću. Zapreminska masa rastresite staklene vune je manja od 130kg/m3. Koeficijent toplotne provodljivosti staklene vune ne prelazi 0.041 W/(mK). Staklena vuna je obično svjetlo-žute boje, dok je kamena vuna tamno žute do smeñe boje. Zbog različite dužine vlakana, kamena vuna je gušća od staklene vune. Termoizolacioni proizvodi od mineralne vune, u koju spadaju i staklena i kamena vuna, se proveravaju od strane meñunarodnih zdravstvenih organizacija i ekspertskih grupa sa aspekta potencijalne opasnosti od izazivanja kancera disajnih organa. Prema tim istraživanjima ovi proizvodi su svrstani u "grupu 3 - proizvodi koji nisu štetni po ljudsko zdravlje" Meñutim "sirova" - rastresita staklena vuna predstavlja potencijalnu opasnost po ljudsko zdravlje i svrstana je u grupu materijala "2B". 1.2.3 Primena staklene vune Primena rastresite (rinfuzne, sirove) staklene vune kao termoizolacionog materijala je otežana zbog njenih specifičnih nedostataka, kao što su:

− Kvalitet rastresite vune se značajno smanjuje pri transportu i skladištenju, zbog smanjenja zapremine – zgušnjavanja, gužvanja, lomljenja izvesnog broja vlakana i prelaska u prašinu.

− Primena rasatresite vune komplikuje konstruktivno rešavanje toplotne izolacije, jer mora biti zaštićena od bilo koje vrste mehaničkog opterećenja (statičkog, udarnog, vibracija) i vlaženja,

− Ugrañivanje rastresite staklene vune zahteva angažovanje velikog broja radnika, jer se ne može koristiti nikakva oprema, a pri tome radnici moraju biti zaštićeni jer staklena vlakna povreñuju i nadražuju kožu izazivajući svrab, crvenilo i osip.

− Struktura i svojstva rastresite staklene vune se u toku eksploatacije u konstrukciji mogu značajno izmeniti zbog samozgušnjavanja, naročito usled dejstva vibracija i vlaženja.

Nabrojani nedostaci sirove staklene vune delimično ili u potpunosti se eliminišu u toku prerade u različite vrste termoizolacionih proizvoda slepljivanjem vlakana. Za poboljšanje termoizolacionih karakteristika elemenata grañevinskih konstrukcija mogu se koristiti različite vrste filceva i ploča od staklene vune, koje mogu biti:

− meke,

− polutvrde i

− tvrde. Pri proizvodnji termoizolacija od staklene vune (naročito ploča), krutost proizvoda, nepromenljivost oblika i elastičnost, postižu se uvoñenjem u rastresitu staklenu vunu različitih vrsta vezivnih materijala organskog ili neorganskog porekla. Vrsta veziva se bira u zavisnosti od vrste i svojstava proizvoda koji se dobija. U cilju poboljšanja pojedinih karakteristika ploče i filcevi se mogu zalepiti na aluminijumsku

foiliju, natron papir ili staklenu mrežicu, a mogu biti i hidrofobizirani u cilju smanjenja upijanja vode. Osim od staklene vune termoizolacioni proizvodi mogu se dobiti i od "neprekidnih" staklenih vlakana. Staklena vlakna u odnosu na staklenu vunu imaju izrazito veću dužinu, ujednačenu debljinu, veću čvrstoću i ne sadrže nevlaknaste komponente. Od neprekidnih staklenih vlakana prave se meke i polutvrde ploče. Na slici 10 prikazan je deo proizvodnog programa termoizolacionih materijala od staklene vune.

Slika 10 - Termoizolacioni proizvodi od staklene vune

2. TERMOIZOLACIONI MATERIJALI NA BAZI ORGANSKIH MATERIJALA 2.1 TERMOIZOLACIONI MATERIJALI NA BAZI POLIMERA Termoizolacioni materijali na bazi polimera se, na osnovu ostvarene strukture, dele na:

− penoplaste

− poroplaste i

− saćaste plastične mase. Pod penoplastima se podrazumevaju materijali koji u sebi sadrže sistem zatvorenih pora, ispunjenih gasom ili smešom gasova, dok poroplasti imaju sistem otvorenih pora. Saćaste plastične mase imaju pore pravilnog geometrijskog oblika u vidu pčelinjeg saća. U grañevinarstvu se za izradu termoizolacionih materijala najčešće koriste sledeći polimeri: polistirol i poliuretan. 2.1.1 Termoizolacioni materijali na bazi polistirola Polistiren (polistirol) se dobija polimerizacijom monomera "stirola". Strukturna formula polistirena je:

Sam stirol je bezbojna tečnost, nerastvorljiva u vodi, ali rastvorljiva u organskim rastvaračima (špiritus, eter itd.). Za dobijanje polistirena mogu se koristiti tri postupka:

− polimerizacija čistog monomera,

− polimerizacija u rastvaraču i

− polimerizacija u vodenoj suspenziji.

U praksi se najčešće koriste prvi i treći oblik polimerizacije. U toku procesa dobijanja polistirena (kompaktnih granula) mogu se dodavati

različite vrste aditiva: stabilizatori, aditivi za obezbeñenje željenog prečnika granula, katalizatori i aditivi za postizanje veće otpornosti na gorenje. Kao sredstvo za ekspanziju najčešće se koristi pentan. Dobijeni proizvod je u obliku kompaktnih granula prečnika 0.2-3mm. Granule prečnika 0.2-1mm koriste se za dobijanje ambalaže za pakovanje, a krupnije granule (1-3mm) za dobijanje materijala za termoizolaciju. Čuvanje granula polistirena mora biti u skladištima ili silosima sa efikasnom ventilacijom, a ambalaža za njihov transport mora biti propisno zatvorena zbog lakoisparljivih ugljovodonika (naročito pentana), koji zajedno sa vazduhom gradi eksplozivnu smešu. Polistiren u obliku kompaktnih granula predstavlja sirovinu za dobijanje:

− ekspandiranog polistirena (EPS) i

− ekstrudiranog ekspandiranog polistirena.

Procesom ekspandiranja proizvode se nevezane granule i oblikovani EPS, dok se ekstrudiranjem dobijaju samo oblikovani proizvodi. 2.1.1.1 Ekspandirani polistiren (EPS-stiropor) Naziv "stiropor" je zaštićeno ime koncerna BASF za ekspandirani polistiren. Ovaj naziv je odomaćen i u našoj praksi. Na slici 11 prikazan je izgled ekspandiranog polistirena - stiropora.

Slika 11 - Izgled stiropora

Proces proizvodnje nevezanih granula EPS-a sastoji se u zagrevanju kompaktnih granula polistirena (pomoću vode temperature 980C ili pregrejane vodene pare T = 1100C). Proces proizvodnje oblikovanog EPS-a (stiropora) odvija se kroz tri faze:

− predekspandiranje,

− kondicioniranje i

− oblikovanje

U prvoj fazi kompaktne granule polistirena se tretiraju zagrejanom vodenom parom, pri čemu dolazi do omekšanja matrice polistirena i toplotnog širenja pentana. Kao rezultat ovih procesa dolazi do povećanja zapremine materijala za 50-60 puta, odnosno do smanjenja zapreminske mase materijala. U cilju dobijanja proizvoda željene zapreminske mase može se proces ekspandiranja ponoviti nekoliko puta (2-3 puta). Faza kondicioniranja ili stabilizacije traje od 4 do 24h. U toku ovog perioda granule dobijaju potrebnu mehaničku čvrstoću i dimenzionu stabilnost, uz istovremeno smanjenje viška vode i agenasa za ekspanziju u granulama. Oblikovanje EPS proizvoda vrši se u kalupima različitog oblika (ploče, blokovi, itd.). Proces oblikovanja traje do 15minuta i odvija se kroz tri etape: vakumiranje, zaparivanje i hlañenje. Oblikovani proizvodi (blokovi) odležavaju i hlade se 24 časa, a zatim se seku u proizvode željenih dimenzija i oblika pomoću zagrejane žice. Proizvodi se u dve varijante: kao obični i kao stiropor sa smanjenom gorivošću, odnosno kao "samogasiv", u kom slučaju ima oznaku "S". Proces proizvodnje šematski je prikazan na slici 12 (preuzeto iz [23]).

Slika 12 - Proces proizvodnje oblikovanog EPS-a (stiropora)

EPS se klasifikuje kao porozan materijal, aveolarne strukture, koji u sadrži cca 98% vazduha i 2% polistirena. Veličina unutrašnjih ćelija kreće se od 60-200µm, tako da 1m3 ovog materijala sadrži 3-6milijardi sitnih zatvorenih ćelija (slika 13).

oblikovanje

kondicioniranje predekspanzija

Slika 13 - Alveolarna struktura EPS-a

2.1.1.2 Ekstrudirani ekspandirani polistiren Proces proizvodnje ekstrudiranog EPS-a obuhvata:

− topljenje kompaktnih granula polistirena u ekstruderu,

− ekspandiranje mase polistirena,

− istiskivanje pod pritiskom i

− hlañenje Finalni proizvod u odnosu na obični EPS nema meñućelijsku poroznost, ima veću zapreminsku masu i čvrstoću pri pritisku i ne asorbuje vodenu paru. Najčešće se proizvodi u odreñenoj boji (plavoj, zelenoj, itd.). 2.1.1.3 Osnovna svojstva EPS-a Stiropor pored svoje ćelijaste strukture i male zapreminske mase, ima relativno visoku čvrstoću pri pritisku i savijanju i odlično apsorbuje dinamička opterećenja. Zbog svega toga, pri uporeñenju sa ostalim krutim termoizolacionim materijalima svrstava se u red najekonomičnijih materijala za izvoñenje termoizolacija.

Poznato je da je EPS neotporan na UV zračenje, meñutim ako se pravilno ugradi u konstrukciju, biće otporan na starenje, truljenje i raspadanje. Ovaj materijal je kompatibilan sa najčešće korišćenim grañevinskim materijalima (cement, kreč, polimerne disperzije, voda) meñutim, mora se zaštititi od organskih rastvarača, tečnih goriva i njihovih isparenja [24].

Stiropor se svrstava u ekološki podobne materijale zato što je jedan od retkih materijala na bazi plastičnih masa koji se može u potpunosti reciklirati. Stiropor nije materijal kojim se hrane insekti i glodari. Budući da se proizvodi u varijanti samogasivog stiropora, njegova otpornost na požarna oštećenja je visoka, pa se on može upotrebljavati u svim eksploatacionim uslovima. U tabelama 6 i 7 dati su osnovni podaci o svojstvima ekspandiranog polistirena (stiropora), koja opredeljuju njegovu primenu.

Tabela 6 - Fizička svojstva EPS-a

Zapreminska masa

γγγγ, [kg/m3]

Koeficijent toplotne

provodljivosti

λλλλ, [w/(mK)]

Koeficijent linearnog termičkog

širenja ααααT, [K-1]

Faktor otpora difuziji

vodene pare µµµµ, [-]

Propustljivost vodene pare (230C, 85%

rvv) [g/(m2dan)]

Upijanje vode

uv, [%]

10-30 0.028-0.040 5x10-5 - 7x10-5 25 - 60 20 - 35 2 - 8

Tabela 7 - Mehanička svojstva EPS-a

Napon pritiska pri 10% deformaciji

σσσσp, [MPa]

Čvrstoća na savijanje fs, [MPa]

Čvrstoća na zatezanje fz, [MPa]

Modul elastičnosti E, [MPa]

0.060-0.250 0.160-0.460 0.150-0.420 2-11

Zavisnost izmeñu zapreminske mase i napona pritiska pri deformaciji od 10%, prikazana je na slici 14.

15 20 25 30 35 400

0.1

0.2

0.3

Nap

on

pri

tis k

a pr

i 10%

def

orm

aciji

, [M

Pa]

Zapreminska masa, γγγγ [kg/m3] Slika14 - Zavisnost napona pritiska pri deformaciji od 10% od vrednosti zapreminske

mase U tabeli 8 dati su tehnički uslovi kvaliteta za stiropor (granične vrednosti za osnovna svojstva termoizolacija od EPS-a), koja su definisana u američkom standardu ASTM C 578.

Tabela 8 - Karakteristična svojstva termoizolacija od EPS-a prema standardu ASTM C 578

Svojstvo Jedinica

mere Metoda

ispitivanja Granične vrednosti

Zapreminska masa kg/m3 C 303 15 - 29 Otpornost na pritisak MPa D 1621 0.069 - 0.173 Čvrstoća na savijanje MPa C 203 0.173 - 0.345 Čvrstoća na zatezanje MPa D 1623 0.110 - 0.186 Čvrstoća na smicanje MPa D 732 0.124 - 0.255 Modul smicanja MPa - 1.930 - 4.420 Modul elastičnosti MPa - 1.241 - 3.460 Apsorpcija % C 272 >2 Kapilarno upijanje - - nema Maksimalne eksploatacione temperature 0C -

dugotrajna izloženost: 75

povremena izloženost: 82

Dimenz. stabilnost (max. promena) % - 2

Koeficijent termičkog širenja cm/(cm0C) D 696 0.000063

Analizom svojstava EPS-a i njegovog ponašanja pri praktičnoj upotrebi mogu se definisati sledeće prednosti i nedostaci: prednosti

− mala zapreminska masa, − nizak koeficijent toplotne provodljivosti, − malo upijanje vode i veoma mala propusnost vodene pare, − relativno dobra mehanička svojstva, − širok temperaturni interval primene (od -1500C do +800C), − prilikom gorenja ne razvija veliku koločinu toplote pa spada u materijale sa

niskim požarnim opterećenjem, − samogasivost (kod tipova sa oznakom "S"), − poseduje otpornost na gljivice, mikroorganizme i bakterije i − mogućnost potpunog recikliranja.

nedostaci − drobljivost, − krtost, − mala otpornost na dejstvo mraza i − mala otpornost na UV zračenje.

2.1.1.4 Svojstva ekstrudiranog EPS-a Osnovna svojstva ekstrudiranog EPS-a prikazana su u tabeli 9.

Tabela 9 - Osnovna svojstva ekstrudiranog EPS-a

Zapreminska masa

γγγγ, [kg/m3]

Koeficijent toplotne

provodljivosti

λλλλ, [w/(mK)]

Faktor otpora difuziji vodene

pare µµµµ, [-]

Upijanje vode uv, [%]

Napon pritiska pri 10%

deformaciji σσσσp, [MPa]

25-45 0.025-0.035 80 - 200 0.2 - 0.3 0.250-0.700 Prikazana svojstva ekstrudiranog polistirena su u velikoj meri rezultat ostvarene strukture u kojoj nema meñućelijske poroznosti. Zbog toga ekstrudirani EPS, u odnosu na obični EPS, ima modifikovana sledeća svojstva:

− zapreminsku masu veću za cca 50%,

− neznatno manji koeficijent toplotne provodljivosti,

− 3 - 4 puta veći faktor otpora difuziji vodene pare,

− 10 puta manje upijanje vode,

− bolja mehanička svojstva i

− glatku površinu. 2.1.1.5 Primena EPS-a i ekstrudiranog polistirena Stiropor predstavlja dobar izolacioni materijal koji se široko primenjuje u grañevinarstvu. Ovaj materijal je pronañen 50-tih godina prošlog veka i od tada pa sve do danas njegova primena u grañevinarstvu se stalno povećava. Često se kombinuje sa drugim materijalima (lesonit, iverica, aluminijum i dr.) pri čemu se dobijaju kompozitni (slojeviti) termoizolacioni materijali koji takoñe imaju široku primenu u grañevinarstvu.

Ploče od EPS-a (jednoslojne i kombinovane) primenjuju se za:

− Izolaciju temelja,

− Poboljšanje termoizolacionih svojstava zidova, meñuspratnih i podnih konstrukcija kod objekata grañenih na "klasičan" način, kao i kod montažnih objekata izvedenih od prefabrikovanih elemenata,

− Izolaciju ravnih i kosih krovova i

− Izradu "izgubljenih" oplata za betonske elemente.

Stiropor se u novije vreme koristi i u obliku blokova ispune za izradu polumontažnih armiranobetonskih sitnorebrastih tavanica. Nevezane granule EPS-a se koriste:

− kao agregat za spravljanje lakoagregatnog betona (EPS betona) i

− kao dodatak glini za proizvodnju keramičkih "termo" blokova.

Ploče od ekstrudiranog polistirena imaju istu primenu u grañevinarstvu kao i ploče od EPS-a, a imaju prednost kada je u pitanju toplotna izolacija onih delova objekta gde se zahteva povećana čvrstoća pri pritisku i minimalno upijanje vode izolacionog sloja. U novije vreme konstruisani su sistemi na bazi ploča od stiropora (običnih ili kombinovanih, na primer sa "Tarolit"-om) koji obuhvataju i toplotnu izolaciju i završnu obradu fasadnog zida. Na tržištu se javljaju pod različitim komercijalnim nazivima "Demit", "Izoterm" i dr., a prednost im je u brzini grañenja u odnosu na klasične sisteme. 2.2 Termoizolacioni materijali na bazi poliuretana Poliuretanske peno-plastične mase se dobijaju kao rezultat složenih reakcija, koje se odvijaju u mešavini polaznih komponenata (poliestara, diizocijanida, vode, katalizatora i emulgatora).

U praksi se poliuretanski termoizolacioni materijali najčešće koriste u formi:

− krutih ploča obloženih limovima (tzv. "sendvič" sistema) (slika 15) i

− rasprskavajućih pena koje se direktno nanose na površine elemenata konstrukcije koje se termički izoluju (tzv. "poliuretan - sprej" tehnika) (slika 16).

Termoizolacioni materijali na bazi poliuretana imaju svojstva slična stiroporu. Zapreminska masa se kreće od 30 - 50kg/m3, a koeficijent toplotne provodljivosti do 0.030 - 0.037W/(mK). Čvrstoća pri pritisku je u granicama od 0.2 - 0.4 MPa, a čvrstoća na zatezanje od 0.3 - 0.7MPa.

Slika15 - Izgled troslojnog termoizolacionog materijala na bazi poliuretana

Slika 16 - Ilustracija primene "poliuretan - sprej" tehnike

2.2 TERMOIZOLACIONI MATERIJALI NA BAZI PRIRODNIH ORGANSKIH MATERIJALA 2.2.1 Trska Trska je barska biljka sa cevastom stabljikom koja se koristi za proizvodnju prirodnog termizolacionog materijala - lakih grañevinskih ploča od trske. Na slici 17 prikazana je ploča od trščanih stabljika.

Slika 17 - Ploča od trščanih stabljika

2.2.1.1 Proizvodnja termoizolacionih ploča od trske Ploče od trske se dobijaju presovanjem neljuštenih trščanih stabljika i njihovim prošivanjem žicom, upravno na pravac stabljika, na svakih 14 do 16cm. Za prošivanje se koristi čelična ili pocinkovana žica debljine 1.6mm. Debljina ploča se kreće od 3 do 10cm. 2.2.1.2 Osnovna svojstva termoizolacionih ploča od trske Zapreminska masa trščanih ploča kreće se od 175 do 250kg/m3, a koeficijent toplotne provodljivosti 0.045 – 0.073W/(mK). Ispitivanjem uzoraka trščanih ploča debljine 3cm, pri pritisku od 15kN/m2 izmerena je deformacija od cca 0.7mm. Čvrstoća na savijanje uzoraka ploče od trske, debljine 5cm, iznosi cca 3MPa. Vlažnost ploča od trske ograničena je na 18%.

2.2.1.3 Primena termoizolacionih ploča od trske Ploče od presovane trske koriste se za toplotnu izolaciju meñuspratnih konstrukcija i podova, zidova i krovova. Osnovna prednost ploča od trske je što je to prirodan i ekološki podoban termoizolacini materijal, koji se lako obrañuje i ima dobru atheziju sa malterom. U nedostatke se ubrajaju: mogućnost oštećenja od glodara, truljenje, goriv materijal (ne gori otvorenim plamenom, već tinja) i teško pričvršćavanje ekserima. U praksi se, radi zaštite od glodara i truljenja, ploče od trske impregniraju antiseptikom, a sposobnost gorenja se smanjuje malterisanjem sa obe strane. Ploče od trske ne treba koristiti na mestima gde je relativna vlažnost vazduha veća od 70% (kupatila, perionice itd.) zbog opasnosti od truljenja i smanjenja termoizolacionih karakteristika. 2.2.2 Termoizolacione ploče na bazi drvene vune ili strugotina od drveta i mineralnih veziva Ova vrsta kompozitnih termoizolacionih materijala dobija se u procesu očvršćavanja mešavine drvene strugotine ili drvene vune i mineralnog veziva. Od mineralnih veziva najčešće se koristi portland cement, a mogu se koristiti magnezitna veziva. Strugotina od drveta, koja se koristi za proizvodnju predmetnih ploča je dugačka 40 –50cm, široka 4 –7mm i debela 0.25 - 0.5mm. Dobija se od otpadaka koji ostaju prilikom obrade jelovine, borovine, lipovog drveta, jasena, itd. Ovi termoizolacioni materijali se u praksi sreće pod različitim komercijalnim nazivima: "durisol", "tarolit" (slika 18), "heraklit", itd.

Slika 18 - Izgled uzorka "Tarolit"-a

2.2.2.1 Proizvodnja termoizolacionih ploča na bazi drveta i mineralnih veziva Proces proizvodnje se sastoji iz sledećih operacija:

− pripremanja cementne paste,

− mešanje cementne paste sa drvenom strugotinom,

− presovanje pripremljene mase u kalupima (pritisak od 0.05MPa),

− zaparivanje ploča u komorama za ubrzano očvrćavanje i

− vañenje iz kalupa i sušenje ploča.

Debljina ploča je promenljiva i kreće se od 25mm do 10mm.

2.2.2.2 Osnovna svojstva termoizolacionih ploča na bazi drveta i mineralnih veziva Zapreminska masa termoizolacionih ploča se kreće od 300 do 350kg/m3, a konstruktivnih ploča od 400 – 600kg/m3. Koeficijent toplotne provodljivosti je u granicama od 0.08 do 0.14 W/(mK). Čvrstoća na savijanje zavisi od zapreminske mase i kreće se od 0.4 – 1.2MPa. Dozvoljena vlažnost ploča je 20%, a upijanje vode 60 do 70%. Ubrajaju se u polusagorive materijale, koji imaju protivpožarnu otpornost od 30 minuta i koji ne gore otvorenim plamenom, već tinjaju. S obzirom da su proizvedeni od drveta i mineralnih veziva svrstavaju se u ekološki pogodne termoizolacione materijale. 2.2.2.3 Primena termoizolacionih ploča na bazi drveta i mineralnih veziva Primenjuju se za toplotnu izolaciju zidova, krovova, plafona i podova. Mogu se koristiti i kao "izgubljena" oplata pri izvoñenju betonskih radova. U praksi se primenjuju i kombinovane-slojevite ploče u kojima je jedan od slojeva stiropor (slika 19), čime se postiže nekoliko prednosti:

− bolja termoizolaciona svojstva od običnih ploča na bazi drveta i mineralnih veziva,

− veća čvrstoća pri pritisku u odnosu na obične ploče od stiropora i

− mogućnost malterisanja.

Slika 19 - Izgled uzorka slojevite termoizolacione ploče ("Tarolit" + "Stiropor" +

"Tarolit")

Termoizolacione ploče na bazi drveta i mineralnih veziva se lako mehanički obrañuju (seku, buše i pričvršćuju za podlogu), a imaju i odličnu athezije sa malterom. U slučajevima kada je povišena vlažnost vazduha (kupatila, perionice, itd.) ili temperatura vazduha iznad 700C ne preporučuje se primena ovih termoizolacionih materijala. U cilju povećanja mogućnosti za primenu i trajnosti ovih termoizolacionih ploča, u novije vreme, vrši se njihova impregnacija. 2.2.3 Termoizolacija na bazi celuloze Sredinom prošlog veka u Skandinaviji i Americi se počela koristiti termoizolacija na bazi reciklirane novinske hartije. Proces proizvodnje obuhvata mlevenje i usitnjavanje

starih novina u vlaknaste komadiće, kojima se zatim dodaje borna so. Uloga borne soli je prvenstveno zaštita od požara, štetočina i plesni [9]. Dobijeni proizvod se isporučuje u PVC ambalaži, koja ga štiti od vlage. Zapreminska masa zavisi od načina ugradnje i kreće se od 25 - 60kg/m3. Koeficijent toplotne provodljivosti je manji od 0.04 W/(mK). Faktor otporu difuzije vodene pare je u granicama od 1 - 2. Termoizolacija na bazi celuloze (slika 20) se koristi za toplotnu izolaciju krovova, zidova i meñuspratnih konstrukcija, ali u kombinaciji sa vodonepropusnim i paropropusnim folijama. U praksi su moguća dva postupka izvoñenja toplotne izolacije:

− uduvavanjem materijala (slika 21a) i

− nasipanjem (slika 21b).

Slika 20 - Izgled termoizolacionog materijala na bazi celuloze

Slika 21 - Izvoñenje termoizolacije zida postupkom "uduvavanja" i postupkom

"nasipanja"

a) b)

4. UPOREðENJE TERMOIZOLACIONIH MATERIJALA U današnje vreme primena toplotne izolacije se ne dovodi u pitanje. Ulaganja u toplotnu zaštitu su ekonomski opravdana zbog uštede energije za grejanje. Na tržištu postoji veliki asortiman termoizolacionih mateijala u dovoljnim količinama, a efekti njihove primene prvenstveno zavise od:

− izbora odgovarajućeg termoizolacionog materijala;

− debljine sloja odabranog termoizolacionog materijala;

− pravilnog ugrañivanja u element kostrukcije (kosi i ravni krovovi, spoljni i pregradni zidovi, podovi, itd.).

Radi lakšeg izbora odgovarajućeg termoizolacionog materijala, u tabeli 14 dat je uporedni pregled osnovnih svojstava analiziranih termoizolacionih materijala. U istoj tabeli date su i sračunate vrednosti ekvivalentnih debljina slojeva termoizolacionih materijala u odnosu na ekspandirani polistiren (stiropor).

Tabela 14 - Osnovni podaci o analiziranim materijalima

R. broj Materijal

Zapreminska masa γ [kg/m3]

Koeficijent toplotne

provodljivosti λ [W/(mK)]

Faktor otpora difuziji

vodene pare µ

Ekvivalentna debljina

sloja [cm]

1 Ekspandirani polistiren (EPS)

30 0.032 60 1.0

2 Kamena vuna 50 0.035 >1.1 1.1

3 Staklena vuna 50 0.037 >1 1.2

4 Poliuretan 30 0.035 40 1.1

5 Trska 180

λλ λλ <

0.06

0.046 2 1.4

6 Perlitni malter 500 0.110 4 3.4

7 Drvo 600 0.140 70 4.4

8 Drvo beton 550 0.140 10 4.4

9 EPS beton 650 0.162 - 5.1

10 Siporeks blokovi 600 0.270 5 8.4

11 Keramzit beton 800

0.06

< λλ λλ

< 0

.30

0.290 3 9.1

12 Šuplja opeka 1400 0.610 6 19

13 Puna opeka 1800 0.760 12 24

14 Beton 2400

λλ λλ >

0.30

2.040 60 64

Na slikama 27 - 29, grafički su uporeñeni termoizolacioni materijali na osnovu vrednosti koeficijenta toplotne provodljivosti, zapreminske mase i ekvivalentne debljine.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 140

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Koe

fici

jent

top

lotn

e p

rovo

dlji

vost

i, λ

[λ

[λ

[λ

[ w/(

mK

)]] ]]

Vrsta materijala (oznake iz tabele) Slika 27 -Koeficijent toplotne provodljivosti u zavisnosti od vrste materijala

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 140

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

Zap

rem

insk

a m

asa,

γ [

γ [

γ [

γ [ k

g/(m

3 )]] ]]

Vrsta materijala (oznake iz tabele) Slika 28 -Zapreminska masa analiziranih materijala

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 140

10

20

30

40

50

60

70

Ekv

ival

entn

a de

blji

na s

loja

. d [

cm]

Vrsta materijala (oznake iz tabele) Slika 29 -Potrebna debljina sloja analiziranih materijala za ostvarivanje istog otpora

provoñenju toplote (u odnosu na EPS)

Meñutim, bez obzira na značaj i ekonomsku opravdanost toplotne zaštite, veliki broj objekata je sagrañen bez ili sa nedovoljnom toplotnom zaštitom. Uobičajena debljina sloja termoizolacije u našoj zemlji je 5cm, dok je u razvijenim zemljama Evrope ona znatno veća (pet do deset puta u zavisnosti od vrste elementa koji se izoluje). Ilustracija ovakvog stanja data je na slikama 30 i 31.

Slika 30 - Debljine termoizolacionih slojeva u fasadnim zidovima za Evropu (1999

godina)

Zemlja

Zemlja

debljina izolacije, mm

debljina izolacije, mm

Slika 31 - Debljine termoizolacionih slojeva u krovovima za Evropu (1999 godina) Budući da veliki broj postojećih objekata nije termički izolovan u novije vreme

se primenjuju metode "toplotne sanacije", koje se po pravilu izvodi sa spoljne strane fasadnih zidova.

Primena ovih metoda je relativno otežana kod objekata više spratnosti, pa se zbog toga za naknadnu toplotnu izolaciju koriste materijali koji se jednostavno pripremaju i ugrañuju. Jedna od takvih mogućnosti je primena sistema na bazi stiropora ili primena odgovarajućih termoizolacionih maltera.