Siltumizolācija

Siltumizolācijas materiāls ir tāds celtniecības materiāls, kuru lieto, lai pasargātu ēku vai atsevišķu telpu no siltuma zudumiem. Celtniecībā, lietojot siltumizolācijas materiālus, rodas iespēja samazināt ēku konstrukciju biezumu, to svaru, materiālu daudzumu un izmaksas.  Siltumizolācijas uzdevums ir pasargāt telpu no aukstuma ziemā un pārkaršanas vasarā. Mūsu klimatiskajos apstākļos pret aukstumu pasargātām telpām pārkaršana no saules iedarbības nedraud, bet pārkaršana var draudēt telpām, kuras paredzētas apdzīvošanai tikai vasarā (verandas, vasarnīcas u. tml.).

Populārākie siltumizolācijas materiāli Eiropā 
 Putupolistirols un tā paveidi
 Stikla vate
 Akmens vate

Siltumvadītspēja 
Siltumvadītspējas koeficients λ (lambda) ir siltuma (enerģijas) daudzums, kas laika vienībā, virsmai perpendikulāra temperatūras gradienta ietekmē, izplūst caur materiāla šķērsgriezuma laukuma vienību, ja temperatūru starpība tām ir 1 grāds. To mēra vatos uz metru un uz vienu kelvinu [W·m-1·K-1]. Jo zemāka vērtība λ, jo labāka materiāla siltuma izolācijas spēja.

Siltumvadītspēja atkarīga no materiāla (dažādiem materiāliem arī no virziena). Ir novērots, ka, palielinoties materiāla blīvumam, siltumvadītspējas koeficients parasti palielinās, tādējādi samazinās materiāla siltumizolācijas īpašības. To var izskaidrot ar poru esamību materiāla iekšienē. Ja vairāk ir poru, jo vairāk materiālā ir gaiss, kurš ir labs siltumizolators ( λ gaisam = 0,025 W/(m·K) pie 10 °C). Siltumvadītspējas koeficients arī ir atkarīgs no temperatūras. Palielinoties temperatūrai, siltumvadīšana parasti palielinās. Tas pats attiecās arī uz materiāla mitruma daudzumu. Mitrs siltumizolācijas materials labāk vada siltumu, jo ūdens siltumvadītspēja ir 0,588 W/(m·K) (10 °C) -  lielāka, nekā sausā siltumizolācijas materiāla siltumvadītspēja (0,008 - 0,100 W/(m·K) ).

Atkarībā no siltumizolācijas darba apstākļiem, deklarētajai siltumvadītspējas koeficienta vērtībai var būt piemērots labojuma koeficients. Reglamentētajā sfērā lietojamiem būvmateriāliem un būvizstrādājumiem, kuru atbilstība nav apliecināta kā siltumizolācijas materiāliem saskaņā ar regulu (ES) Nr. 305/2011, aprēķina siltumvadītspēju λd nosaka saskaņā ar noteikuma par Latvijas būvnormatīvu LBN 002-15 "Ēku norobežojošo konstrukciju siltumtehnika" pielikumu 7.tabulu.  Siltumizolācijas materiāliem siltumvadītspējas deklarēto lambda klasi nosaka ražotājs izstrādājumu tehniskos rādītājos.

Siltumpretestība 
Materiāla siltumpretestība R [m2·K/W] ir pretestība siltumpārnesei, ko rada produkts.

Šis parametrs atkarīgs no siltumvadīšanas koeficienta λ un materiāla biezuma d (metros):

Jo augstāka siltumpretestība, jo labāka materiāla izolācijas spēja.

Pielietojums

Ēkas

Liela daļa no pasaules enerģijas pateriņa tiek lietota uz ēkas iekšējo komfortu (atbilstoša temperatūra) nodrošināšanu (apkure un dzesēšana), līdz ar to ēku siltumizolācijai ir lielā nozīme enerģijas taupīšanai.

Gaiss ir ļoti labs siltumizolācijas materiāls, vienīgi ja maksimāli samazināt siltumapmaiņu konvekcijas ceļā (konvekcija - siltumapmaiņa, kas notiek vienlaikus ar vielas pārnesi). To var panākt, aizturot gaisu mazās porās vai šūnās. Pēc tāda principa izveidoti tādi siltumizolācijas materiāli, kā stikla šķiedras (īpaši stikla vati), celulozes, akmens vate, polistirola putas, poliuretāna putas, vermikulīts, perlīts, korķi, u.c.

Labi izolēta ēka:
 ir energoefektīva, tādējādi ļauj ietaupīt īpašnieka naudu;
 nodrošina vairāk vienveidīgu temperatūru visā telpas garumā. Mazs temperatūras gradients gan vertikāli (starp griestiem un grīdu), gan horizontāli, tādējādi radot komfortu vidi, kad āra ir ļoti auksti vai karsti;
 samazina ekspluatācijas izmaksas. Atšķirībā no apkures un dzesēšanas iekārtām, pareizi uzstādītai izolācijai nav nepieciešama apkope ekspluatācijas laikā;
 samazina oglekļa nospiedumu ēkai.
Dažāda veida siltumizolācijas arī samazinātu trokšņus un vibrācijas, gan tas, kuras nāk no ārpuses, gan un no citām telpām ēkas iekšpusē, tādējādi radot ērtāku vidi.

Inženiersistēmas 
Telpu apkures un dzesēšanas sistēmas, kuras izplata siltumu visām ēkas telpām, izmanto caurules vai kanālus, kurās plūst siltumnesējs / aukstumnesējs ar temperatūru lielāku/mazāku par apkārtējās vides temperatūru. Tas var radīt papildus nevēlamus siltuma zudumus, kā arī kondensāta rašanos uz atdzesētiem cauruļvadiem. Lai to nepieļautu, izmanto cauruļvadu siltumizolāciju.

Siltumizolācijas materiālu iedalījums 
 Nelokāmie – plātnes, ķieģeļi, akmeņi, čaulas.
 Organiskie – koksnes šķiedru plātnes, koksnes skaidu un korķa plātnes, kūdras izstrādājumi, tūba, pape, niedru plātnes, fibrolīts, porainā plastmasa.
 Neorganiskie – minerālvate, minerālais korķis, stikla vate, putustikls, dažādi azbesta materiāli.
 Birstošie - graudaini, pulverveidīgi, šķiedraini (piemēram, fibrolīts). 
 Lokāmie – loksnes, ruļļi, plātnes, auklas (piemēram, korķa plātnes). plātnes).
 Izsmidzināmie – divu komponentu poliuretāna putas.

Siltumizolācijas materiāli

Minerālvate 
Ļoti mazs siltumvadītspējas koeficients (no 0,033 līdz 0,05). Hidrofoba un mitrumdroša, nav higroskopiska (neuzsūc ūdeni). Nepelē un laika gaitā nenoveco, labi aiztur skaņu. Ekspluatācijas laikā nemaina savu formu ne temperatūras, ne mitruma iespaidā. Minerālvates izstrādājumi ir elastīgi un ekspluatācijas laikā nesēžas. Inerta pret dažādām ķīmiskām vielām, nedeg, ir ļoti viegla.

Putupolistirols 
Putupolistirols satur 2% polistirola un 98% gaisa, kas, kā zināms, ir viens no vissliktākajiem siltumvadītājiem. Putupolistirola plākšņu siltuma vadītspēja ir ievērojami zemāka nekā kokam, keramzītam, ķieģelim, kā arī citiem bieži izmantotiem būvmateriāliem.

Fibrolīts 
Fibrolīta galvenās sastāvdaļas ir koka ēveļskaidas, cements un ūdens.
Fibrolīts tiek gatavots no speciāli sagatavotām koka ēveļskaidām par saistvielu izmantojot Portlandcementu, iegūstot spēcīgas, izturīgas un strukturāli noturīgas celtniecības plātnes.
Koka ēveļskaidas ir mineralizētas - izmantota metode, kas vienlaicīgi ļauj saglabāt koka mehāniskās īpašības, aptur bioloģiskās bojāšanās procesu, padara koka ēveļskaidas inertas un palielina to noturīgumu pret uguni.

Fibrolīta galvenās īpašības:

 ekoloģisks, cilvēkam un dabai nekaitīgs materiāls
 ugunsdrošības klase – B-s1, d0
 augsta īpatnējā siltumietilpība - c - 2100 J/(kg.K)
 laba siltumvadītspēja - ʎ - 0,068 W/(m.K)
 augsts skaņas slāpēšanas koeficients – 50 mm biezai plāksnei pie 1000 Hz skaņas frekvences - 0,92
 augsts ūdens tvaika pretestības faktors – ūdens noturības koeficients: µ = 2-5
 viegli un ērti strādāt – zāģēt, urbt, naglot, frēzēt
 ērta apdare ar apmetumu, var krāsot, aplīmēt ar tapetēm
 ilgs kalpošanas laiks – to nebojā grauzēji un termīti, materiāls nepūst
 samērīgas cenas un salīdzinoši zemas celtniecības izmaksas

Fibrolīta materiālus pielieto:

 ārējo un iekšējo sienu izbūvei un apšūšanai
 monolītā būvniecībā, kā paliekošos veidņus
 koka karkasa ēku celtniecībai (siltuma inerces paaugstināšanai)
 siltumizolācijai
 visa veida pārsegumos (jumtu, grīdu, logu utml.)
 skaņas izolācijai starp stāviem un blakus esošajām telpām
 skaņas absorbēšanai griestu konstrukcijās un skaņas barjerās gar autoceļiem
 iekšējai apdarei kā dekoratīvu elementu

Ekoloģiskie siltumizolācijas materiāli 
Par ekoloģisku siltumizolācijas būvmateriālu var uzskatīt tādu, kas atbilst šādiem kritērijiem :
 Izgatavots no atjaunojamiem resursiem;
 Nav liels enerģijas patēriņš izgatavošanas laikā;
 Neatstāj iespaidu uz apkārtējo vidi;
 Nav kaitīgi ne strādnieku, ne ēkas iemītnieku veselībai;
 Tie ir pārstrādājami.

Kokvilna 
Vispopulārākais ekoloģiskais siltumizolācijas veids ir kokvilna. To visvairāk iegūst Ķīnā. Tās labākā īpašība ir atjaunojamība, jo to var novākt ik sezonu, un zemais enerģijas patēriņš, kas nepieciešams tās ieguvei kā siltumizolācijas materiālam. Kokvilna ir kā alternatīva stikla vatei, kura var atstāt sliktu iespaidu uz cilvēkiem, kas to uzstāda. Ja stikla vate nonāk saskarsmē ar cilvēka ādu tā var izraisīt niezi un citas, nopietnākas problēmas. Taču, kokvilnu mūsdienās audzē, izmantojot lielu daudzumu pesticīdu, kas liek apšaubīt tās ekoloģiskumu. Tā ir arī skaņas izolējoša. Bet, cenas dēļ, priekšroku dod akmens vatei un stikla vatei.  Tās siltumvadītspējas koeficients ir 0,029 W/mK.

Kaņepes 
Kaņepes siltumizolācijas materiāls sastāv no kaņepju šķiedras, kuras var iegūt gandrīz jebkurā Eiropas valstī. Izmanto pārsvarā koka konstrukciju siltināšanai. Kaņepēm, kā jau visiem naturāliem materiāliem, ir tendence uzsūkt daudz mitruma no apkārtējā gaisa, kas stipri ietekmē tās siltumizolācijas koeficientu. Tā kā kaņepes dabīgā īpašība ir izturība pret sēnītēm un baktērijām, kaņepju siltumizolācijas materiālu nevajag piesūcināt.  Siltumvadītspējas koeficients ir 0,038-0,060 W/(m*K).

Ekovate 
Ekovate (celulozes šķiedra) arī ir viens no populārākajiem ekoloģiskajiem siltumizolācijas materiāliem. Tas tiek izgatavots no avīžu papīra, pievienojot bora savienojumus. Tā ir elpojoša, spēj uzsūkt un atdot mitrumu. Ekovate ir ugunsdroša, un arī bioloģiski ļoti noturīga - tajā neveidojas sēnītes, kā arī tā nepūst. Ja ēkas konstrukcijas ir no koka, tad izmantojot ekovati arī tās tiek pasargātas no pūšanas un sēnītēm. Pateicoties bora savienojumiem, kas pievienoti ekovatei, tā ir pasargāta no kukaiņiem un grauzējiem.  Siltumvadītspējas koeficients λ ir 0,039 W/(m*K), kas ir ļoti līdzīgs populārajai minerālvatei.

Salmi 
Salmus kā siltumizolācijas materiālu jau izmanto ļoti sen. Tas ir populārs siltumizolācijas materiāls, taču ļoti dārgs. Ļoti pozitīvi ir tas, ka salmi aug gandrīz visur, un nav jāpatērē lieli enerģijas resursi, lai to kaut kur nogādātu. Salmus izmanto arī kā balsta materiālu sienās. Galvenais ir neļaut pie salmu konstrukcijas tikt ūdenim, tāpēc ir jābūvē slīps un izvirzīts jumts. Parasti izmanto vai nu salmu plāksnes, vai ķīpas. Ķīpām jābūt kārtīgi sapresētām. Ja tās ir pietiekami labi sapresētas, salmi ir arī ugunsdroši, jo nav gaisa spraugu. Salmu jumti, kas izgatavoti no niedrēm, purva grīšļiem vai salmiem agrāk bija ļoti plaši izplatīti. Parasti tiek izmantoti garkūļu rudzu vai kviešu salmi, taču var izmantot arī auzu, linu, miežu salmus. Salmu jumtu lielākais trūkums ir tas, ka tie ir ugunsnedroši, un tieši šī iemesla dēļ visai lielās apdrošināšanas izmaksas. Ir pieejami salmiem paredzēti uguns izplatīšanās aizkavētāji, taču tie nav īpaši draudzīgi apkārtējai videi. Niedres un purva grīšļi neuzliesmo tik viegli kā salmi. Salmu jumti, kurus klājuši profesionāļi, ir diezgan izturīgi (kalpo apmēram 30 gadus) un nodrošina zināmu siltuma un skaņas izolāciju. Salmi ir sasieti kopā vai saturēti ar koka balstiem.  Salmu siltumvadītspējas koeficients ir 0,07-0,085 W/(m*K).

Aitas vilna 
Aitas vilnu pārsvarā izmanto sienu siltināšanai no iekšpuses, kā arī koka karkasa konstrukcijās. To izgatavo no vilnas pārpalikumiem, kas rodas citu produktu ražošanas laikā, un tāpēc šim procesam ir nepieciešams mazs enerģijas daudzums un ietekme uz vidi ir neliela. Taču, Eiropā ar aitu audzēšanu nav pārāk liela aizraušanās un lielākā daļa aitas vilnas tiek ievesta no Austrālijas. Tas nozīmē, ka liela enerģija tiek patērēta, lai to nogādātu uz Eiropu.   Siltumvadītspējas koeficients aitas vilnai ir 0,038 – 0,054 W/mK.

Koka šķiedra 
Koka šķiedra kā siltumizolācijas materiāls ir iegūts no dažādiem pārpalikumiem kokapstrādes uzņēmumos.  Siltumvadītspējas koeficients koka šķiedrai ir 0,038-0,050 W/mK.

Atsauces

Skatīt arī
 Siltuma daudzums
 Siltums

Siltumpārnese