Z oznako ekološki material označujemo izdelek, ki se odlikuje po tem, da v svojem življenjskem ciklusu, od proizvodnje do uporabe in odstranitve, v čim manjši meri obremenjuje okolje.

Pri toplotno izolacijskih materialih se je z uporabniškega vidika, v praksi uveljavila delitev na tradicionalne materiale in ekološke ali alternativne materiale. Takšni delitvi lahko deloma oporekamo. Vzrok je v temu, da moramo pri izbiri katerega koli izolacijskega materiala, upoštevati njegove dobre lastnosti, istočasno pa moramo vzeti v zakup tudi njegove slabosti.

1. Razdelitev ekoloških gradiv

Med ekološka gradiva uvrščamo naslednje skupine:

•     gradiva brez škodljivih emisij (naravna gradiva, kot so kamen, les
      in glina ter nekatera gradiva živalskega ali rastlinskega izvora, ki
      ne sproščajo hlapov, prahu, vlaken, strupov, radioaktivnih snovi),
•     reciklirna gradiva (lahko se predelajo v nove surovine; sem
      prištevamo kamen, malte, steklo, kovine ipd),
•     regenerativna gradiva (lahko se ponovno uporabijo; sem
      prištevamo bloke iz masivnega kamna, polna opeka, steklo,
      nekateri leseni in kovinski elementi),
•     nizkoenergijska gradiva (les, glina in tista gradiva rastlinskega
      in živalskega izvora, ki jih pred uporabo ni potrebno dodatno
      obdelovati).
  

2. Les in glina

Les je zelo uporabno vsestransko naravno gradivo. Uporablja se kot konstrukcijsko gradivo, gradivo za kritine, kot surovina za številne polizdelke (vezane plošče, iverke, vlaknenke) in kot toplotno izolacijski material (celulozni kosmiči, lesna volan). Les praktično nima neugodnih vplivov na človeka in okolje. Kot surovina se les obnavlja, deluje pozitivno na bivalno klimo v prostoru in po odstranitvi na koncu uporabe ne povzroča škodljivih emisij. To velja za masivni les, ki je pravilno površinsko obdelan. Pri lesnih polizdelkih je več pomislekov, ker lahko lesni odpadki vsebujejo razne kemične substance, ki odvisno od koncentracije, škodujejo človekovemu zdravju. Ekološka osveščenost nekaterih proizvajalcev je pripeljala do tega, da so pričeli izdelovati okolju in človeku prijazne izdelke (sredstva za površinsko obdelavo lesa na vodni osnovi, iverke brez formaldehida itd).

Glina je naravno gradivo, ki se uporablja skupaj z rastlinskimi vlakni kot so slama, lan in konoplja. Je eno prvih gradiv, ki jih je človek uporabil za gradnjo svojih bivališč. Omogoča ugodno klimo v bivalnih prostorih, ker regulira zračno vlago. Glina ne povzroča alergij.
V nekaterih evropskih državah (Avstrija, Nemčija, Francija) se gradnja hiš iz gline ponovno uveljavlja. Na tržišču so na razpolago že gotovi polizdelki iz gline (zidaki, malta, plošče, gotov omet, lahka glina z lesom, naravne barve iz gline itd).

3. Naravna gradiva kot toplotno izolacijski materiali

Zadnje čase se na tržišču ekološko osveščenih držav vse bolj uveljavljajo izolacijski gradbeni materiali, ki temeljijo na naravnih gradivih. Surovine, ki jih uporabljamo za ta gradiva so že dolgo znane. To so slama, trstika, ovčja volna, celulozni kosmiči, lan, lesna volna, konoplja, bombaž, kokos in pluta.

Slama je gradivo rastlinskega izvora. V preteklosti so jo uporabljali predvsem kot kritino. Slamo je danes zamenjala opeka, ki ima boljše požarno – varnostne lastnosti. Njena uporabnost danes ponovno narašča. Uporablja se kot toplotno izolacijski material, slamnate blazine pa se uporabljajo kot polnila pri leseni skeletni gradnji. V strokovni literaturi so dostopni podatki, da družinske lesene hiše, z izolacijo iz slamnatih blazin, izpolnjujejo vse požarno – varnostne zahteve (B2 – normalna vnetljivost, F90 - devetdeset minutno požarno obstojnost). Toplotna prevodnost slame je 0,09 do 0,13 W/mK, toplotna prehodnost pri debelini 20 cm pa je 0,45 - 0,66 W/m²K.

Trstika se uporablja pri obnovi starih stavb, predvsem tistih, ki so zaščitene, kot kulturni spomeniki. Toplotna prevodnost trstike je 0,04 - 0,06 W/mK, toplotna prehodnost pri debelini 10 - 15 cm pa je 0,4 - 0,6 W/m²K. Danes iz trstike izdelujejo izolacijske plošče. Tudi v preteklosti se je uporabljala v izolacijske namene.

Ovčja volna je naravno gradivo živalskega izvora. Zaradi dobre toplotne izolativnosti sodi med dobra toplotna izolacijska gradiva. Toplotna prevodnost ovčje volne je 0,04 do 0,05 W/mK, toplotna prehodnost pri 10 cm pa je približno 0,4 W/m²K. Volna lahko sprejme in odda vlago za 33 % svoje mase, ne da bi se bistveno spremenile njene izolacijske sposobnosti. Na polipropilenskih mrežah služi za toplotno izolacijo poševnih streh, stropov, sten in tal. Razpuščena volna je primerna za tesnjenje manjših odprtin v konstrukciji. Kot volnen pramen se uporablja za tesnjenje okenskih in vratnih okvirjev. V obliki trakov pa se uporablja kot izolacija proti udarnemu zvoku. Masa volne je majhna in obdrži obliko v vzdolžni in prečni smeri. Je paro propustna, v bivalnem prostoru pa ustvarja primerno in zdravo klimo. Za zmanjšanje gorljivosti je potrebna posebna obdelava vlaken z borovo soljo, da se doseže samougasljivost. Ovčjo volno, obdelano z borovo soljo, ni priporočljivo uporabljati brez zaščitnih sredstev.

Celulozni kosmiči so izdelani iz starega papirja in se uporabljajo za učinkovito toplotno izolacijo streh, sten in podov. Vgrajujejo se z ročnim vnašanjem ali s strojnim vpihovanjem. Vgradnja celulozne izolacije v podstrešna stanovanja, v letnem času v veliki meri preprečuje pregrevanje stanovanjskih prostorov (temperaturna zakasnitev oziroma temperaturno dušenje je v primerjavi z mineralno volno večje), pozimi pa zadržuje toploto v stanovanju. Toplotna prevodnost 0,04 do 0,45 W/mK, toplotna prehodnost pri 10 cm pa je približno 0, 45 W/m²K. Življenjska doba je dolga, pri razgradnji pa ne povzroča problemov. Ker je obdelana z borovimi solmi, da bi zmanjšali gorljivost, je pri delu potrebno uporabljati zaščitna sredstva.

Konoplja je gradivo rastlinskega izvora. Dobro izravnava vlago v prostoru. Je vodo odbojna. Toplotna izolativnost je dobra. Za izboljšanje požarne odpornosti se vlakna obdelajo z neškodljivimi sredstvi. Kot toplotno izolativni material se uporablja v ploščah in rolah za vse gradbene konstrukcije (stene, pode, strehe).

Lan je dobro izolativno gradivo. Za toplotno izolacijo se uporabljajo kratka lanena vlakna. Toplotna prevodnost je 0,04 do 0,045 W/mK, toplotna prehodnost pri 10 cm pa je 0,4 – 0,45 W/m²K. Iz lanu se izdelujejo izolacijske plošče za strehe, polnila pri lesenih konstrukcija ipd. Gradivo je na voljo tudi v obliki pletenjač in kot razsuto gradivo.

Bombaž je dober toplotni izolator, uporablja pa se tudi kot izolacija proti udarnemu zvoku.Toplotna prevodnost je 0,04 W/mK, toplotna prehodnost pri 10 cm je 0,4 W/m²K. Je elastičen, odbija vodo, uravnava vlago v prostoru. Ima dolgo življenjsko dobo, tudi molji mu ne morejo do živega. Za izboljšanje protipožarne odpornosti ga obdelajo z borovimi solmi.

Kokosova vlakna je mogoče izdelati kot plošče, ki imajo dobre toplotno izolacijske karakteristike. Toplotna prevodnost je 0,05 W/mK. Toplotna prehodnost pri 10 cm pa je približno 0,5 W/m²K. Plošče imajo dobro tlačno trdnost, ter so primerne za zaščito pred poletnim pregrevanjem. Plošč ne napadajo miši in ostali glodalci. Uporabljajo se za toplotno izolacijo streh in sten, tesnjenje oken in vrat, ter zvočno zaščito v mokrem in suhem estrihu.

Pluta se kot toplotno izolacijski material že dolgo uporablja. Toplotna prevodnost je 0,0 45 – 0,05 W/mK, toplotna prehodnost pri 10 cm pa je približno 0,45 W/m²K. Izolacijske plošče iz plute se uporabljajo na opečnem zidu ali v konstrukciji iz lesa in nudijo poleg dobre toplotne zaščite tudi dobro zvočno zaščito. Plošče iz plute so dobro prepustne za paro, obstojne proti kemikalijam, škodljivcem in bakterijam. Plošče tudi ne trohnijo in zato ne povzročajo prahu. Zaradi svoje trdnosti, se pluta lahko uporablja tudi za izolacijo tal in za preprečevanje udarnega zvoka. Izolacijske plošče vgrajujemo z mokrim ali suhim postopkom. Na tržišču je pluta na voljo še v obliki podložnih blazin in granulata. Največje plantaže hrasta plutovca imajo na Portugalskem, v Španiji in v Afriki. Pluta, kot surovina, ima visoko ceno tudi zaradi tega, ker je časovna razlika med dvema luščenjema hrasta plutovca od 8 do 10 let. Vgrajena energija pri proizvodnji plute za U = 0,4 W/m²K znaša približno 80 kW medtem ko vgrajena energija pri stekleni volni znaša približno 15 kWh in pri kameni volni približno 47 kWh.

4. Toplotna izolacija zunanjega zidu s pluto

Na sliki 1 je prikazan toplotno izolativni sistem, kjer se za izolacijski material uporablja plošča iz plute v kombinaciji z mineralnim ometom. Takšna fasada je odporna za mehanske vplive in dobro prepustna za paro. Toplotno izolativne plošče iz plute so ekspandirane z vročo paro in povezane z lastno smolo brez dodatnih vezivnih sredstev. Formati plošč znašajo 50 x 100 cm, debeline od 2 do 10 cm. V tabeli 1 je prikazan difuzijski izračun po SIST 1025. Toplotna prehodnost za zunanji opečni zid debeline 29 cm se določi po standardih SIST ISO 6946 in SIST EN ISO 10211 – 1 in ne sme biti večja od Umax = 0,6 W/m²K (tabela 1 – zunanje stene in stene proti neogrevanim prostorom).

Za lepljenje plošč iz plute na podlago in tudi kot masa za vtisnjevanje armaturne mrežice se uporablja mineralna izravnalna in lepilna malta. Alkalno obstojna armaturna mrežica je iz steklenih vlaken. Osnovni premaz je namenjen za izenačevanje vpojnosti različnih materialov in služi kot hidrofobna podlaga za zaključni mineralni sloj. Zaključni sloj je za vodo odbojen in za paro prepusten mineralni omet, pripravljen na osnovi vodnega stekla. Toplotno izolativne plošče iz plute je potrebno sidrati v nosilni zid z minimalno 6 sidri/m². Na vogalih je potrebno plošče še dodatno sidrati z minimalno 2 sidri oziroma 4 sidri pri navpičnem polaganju plošč. Podlaga mora biti suha, brez prahu,in nemastna, zunanja temperatura pri vgradnji mora biti minimalno + 5° C. Notranja dela (mokri estrih, ometi) morajo biti zaključena.
Na vogalih zgradbe je potrebno izvesti obojestransko prekrivanje armirne mrežice v širini najmanj 20 cm. Na ostalih mestih mora prekrivanje armirne mrežice znašati minimalno 10 cm. Dodatno diagonalno armiranje pa izvedemo na vogalih okenskih in vratnih odprtin. Pri izvedbi fasade iz plute potrebujemo še ostali pomožni material in sicer profil za podnožje, fasadne profile, vogalnike in zaključne letve pri priključku izolacijske plošče k oknu.

4.1. Izračun toplotnih in difuzijskih karakteristik gradbene konstrukcije

Zaključni sloj je silikatni omet, z difuzijsko upornostjo vodni pari m = 37. Z izračunom difuzije vodne pare je potrebno preveriti, če je navlaževanje in izsuševanje gradbene konstrukcije v dovoljenih mejah.

Tabela 1

Izračun pokaže, da konstrukcija ustreza standardom za difuzijo vodne pare. Prav tako je dušenje temperature v dovoljenih mejah (konstrukcija ustreza veljavnim standardom za toplotno stabilnost). Toplotna prehodnost zunanjega ovoja znaša pri debelini izolacijskih plošč 10 cm U = 0,32 W/m²K (brez toplotnih mostov). V primeru, da izberemo plošče iz plute v debelini 8 cm, bi dosegli toplotno prehodnost zunanjega ovoja U = 0,38 W/m²K.

5. Zaključek

Na našem tržišču je prisotno le malo opisanih ekoloških gradiv. Od opisanih alternativnih toplotno izolacijskih materialov se še največ vgrajujejo toplotno izolacijske plošče iz plute. Glede na pozitivne izkušnje uporabnikov iz sosednjih držav, ki so v ekološki razvitosti pred nami, je v prihodnosti pričakovati porast uporabe okolju prijaznih gradiv, tudi pri nas.

Viri:

Prospektni material proizvajalcev fasad
SIST standardi