Styropian dobrej jakości - skład i właściwości

Styropian (Expandowany PoliStyren EPS) pomimo iż na pierwszy rzut oka wydaje się być materiałem jednorodnym, w rzeczywistości jest kompozytem, mieszaniną składającą się z dwóch substancji: stałej czyli polistyrenu, który zajmuje zaledwie około 2% objętościowych oraz gazu, którym jest powietrze powyżej 98% objętościowych.

Powietrze zamknięte jest w milionach mikroskopijnych komórek, których bardzo cienkie ściany stanowi polistyren.

Rys.1 Zdjęcie powierzchni styropianu wykonane skaningowym mikroskopem elektronowym

To powoduje, że spieniony polistyren staje się  wyśmienitym izolatorem cieplnym. Zamknięte w małych komórkach utworzonych z polistyrenu powietrze, praktycznie nie ulega ruchom konwekcyjnym (czyli samoistnemu ruchowi pod wpływem zmiany gęstości w wyniku ogrzewaniu lub chłodzenia). Dzięki niewielkiej gęstości (pod ciśnieniem atmosferycznym 1013 hPa) powietrze cechuje się bardzo niskim współczynnikiem przewodzenia ciepłą  λ = 0,024 W/mK, co pozwala na znaczące obniżenie  efektywnego współczynnika przewodzenia ciepła samego styropianu. Dużo niższy współczynnik przewodzenia ciepła posiada np. dwutlenek węgla CO2 wynoszący zaledwie λ = 0 0,0164 W/mK, jednak spieniony nim polistyren w wyniku przepływu dyfuzyjnego przez cienkie ściany w komórkach i tak ostatecznie zastąpiony zostaje powietrzem atmosferycznym.

W budownictwie styropian dystrybuowany jest w postaci płyt najczęściej o wymiarach 100x50 cm, których cechy i właściwości fizyczne producenci mają obowiązek deklarować do normy PN EN 13163. Norma ta nakazuje producentowi umieszczanie na opakowaniach tzw. kodu normowego który może wyglądać np. tak:

Zatem jaki styropian powinien być stosowany w systemach ociepleń BOLIX?

Przede wszystkim zgody z normą PN-EN 13163 oraz  Aprobatą Techniczną sytemu ociepleń BOLIX, obecnie oznacza to, iż mogą być stosowane płyty  spełniające co najmniej wymagania kodu normowego:

lub lepsze o niższej tolerancji np. długości L1 o większej odporności na zginanie BS100, BS115, BS125 lub większej odporności na rozrywanie prostopadłe, np. TR150.

Czy na podstawie gęstości (ważenia na budowie) istnieje możliwość określenia właściwości styropianu?

Wraz z wycofaniem normy PN – B 20132 klasyfikowanie styropianu jako fasadowego na podstawie wagi jest niewystarczające. Przed ukazaniem się normy 13163 do sklasyfikowania styropianu do kategorii użytkowania do ocieplania fasad stosowano ważenie objętości 1 m3 styropianu którego gęstość nie mogła być mniejsza niż 15kg/m3.

Czym powinien się charakteryzować dobry styropian ?

Przede wszystkim jak najniższym współczynnikiem przewodzeni ciepła λ [W/mK]. Niska wartość współczynnika pozwala zmniejszyć grubość ocieplania lub zwiększyć izolacyjność cieplną ściany przy zachowaniu tej samej grubości styropianu. Dla poparcia tej tezy poniżej przykładowe obliczenie współczynnika przenikania ciepła U_c(max), którego określenie dla ścian zewnętrznych należy wykonać przy termomodernizacji lub projektowaniu nowych budynków.

Obliczanie współczynnika U dla ściany murowanej z cegły pełnej 25 cm grubości, od wewnątrz otynkowanej 1,5 cm tynkiem cementowo-wapiennym, od zewnątrz ocieplona płytami styropianowymi typu Fasada 040 lub Fasada 031, o grubości 15 cm, bez mocowania mechanicznego.

Rys.1 Przykładowa ściana

Należy przede wszystkim określić współczynniki przewodzenia ciepła dla każdej z warstw przegrody. Współczynnik przewodzenia ciepła λ [W/mK] dla styropianu/cegły a nawet tynku powinien deklarować producent. W przeciwnym razie przybliżone wartości możemy odnaleźć np.  w normie PN EN-ISO 10456 oraz grubość wyrażoną w metrach d [m].

 Następnie korzystając ze wzoru   określić opór cieplny dla każdej warstwy. Po zsumowaniu oporów poszczególnych warstw oraz dodaniu oporów przejmowania ciepła od wewnątrz

otrzymujemy:

Obliczenie współczynnika przenikania ciepła:

 Ponieważ brak jest łączników mechanicznych

Wymaganie przenikalności cieplnej dla ścian zewnętrznych przyległych do pomieszczeń ogrzewanych wg. Załącznika do Rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Maksymalna wartość współczynnika UC(max) w kolejnych latach będzie ulegać sukcesywnemu zmniejszeniu zgodnie z tabelą:

W powyższym przypadku ocieplenie ściany  styropianem o niższym współczynniku ciepła λ=0,031 [W/mK] powoduje, iż ściany zewnętrzne spełniają wymagania izolacyjności cieplnej  obecne,  jak również przyszłe z roku 2017 oraz 2021. Natomiast ocieplenie ściany styropianem o współczynniku λ=0,040  [W/mK] zapewnia izolacyjność cieplną jedynie wg obecnych wymogów.