Wełna mineralna. Właściwości wełny mineralnej i zastosowanie w budownictwie

Wełna mineralna - zarówno skalna, jak i szklana - znajduje zastosowanie przede wszystkim w budownictwie. Wełnę mineralną stosuje się też się również w energetyce, stanowi dobrą izolację termiczną, zapewnia wysoką odporność ogniową izolacji oraz ogranicza emisję hałasu i tłumi drgania.

W artykule:

• Wełna mineralna - podstawowe zalety
• Wełna mineralna w budownictwie - zastosowanie
• Wełna mineralna i sufity podwieszane
• Wełna mineralna w instalacjach
• Ocieplanie ścian wełną mineralną
• Izolacja dachu wełną mineralną mineralną
• Izolacja stropu wełną mineralną

Wełna mineralna - podstawowe zalety

• Izolacyjność cieplna
  - współczynnik przewodzenia ciepła λ jest niski i wynosi od 0,031 W/mK do 0,045, co gwarantuje stabilność cieplną ocieplonych pomieszczeń
  * Lambda jest to stosunek ustalonego strumienia ciepła przewodzonego przez warstwę materiału do spadku temperatury na grubości warstwy. Wartość tego współczynnika (podawana w W/mK) jest wartością stałą, niezależną od grubości warstwy izolacji.
• Izolacyjność akustyczna
  - wełna mineralna - jako materiał o strukturze włóknistej - jest świetnym izolatorem akustycznym, przez co skutecznie redukuje poziom hałasu w pomieszczeniach
  
• Niepalność i ognioodporność
  - wełna mineralna jest klasyfikowana jako materiał niepalny w najwyższej klasie A1 (w 7-stopniowej klasyfikacji europejskiej A1-F). Wełna mineralna nie rozprzestrzenia płomienia, topi się w temperaturze ponad 1000ºC i może przez prawie 2 godziny działać jak zapora przeciwogniowa,
  - w trakcie oddziaływania temperatury na włókna wełny nie wydziela się dym - to wynik włóknistej struktury wełny mineralnej. Pomiędzy włóknami może przenikać para wodna. Jednocześnie wełna nie ma właściwości higroskopijnych. Współczynnik oporu dyfuzyjnego pary wodnej µ dla wełny jest od 40 do 60 razy mniejszy niż w przypadku innych materiałów izolacyjnych.
• Paroprzepuszczalność.

Z wełny mineralnej skalnej i szklanej produkuje się wyroby o różnych kształtach, wykończeniu i parametrach użytkowych oraz o zróżnicowanych właściwościach mechanicznych.

Są to np. takie produkty, jak:

• specjalne kształtki i otuliny do dokładnego izolowania rur rozgrzewanych do bardzo wysokiej temperatury,
• trwałe płyty pod tynki - do izolacji akustycznej stropów i cieplnej fundamentów,
• wytrzymałe płyty (odporne na silne miejscowe naciski) do izolowania dachów krytych papą lub innym miękkim pokryciem,
• materiały stosowane do ociepleń (sprężyste i lekkie płyty - do dokładnego i szczelnego wypełniania izolowanej przestrzeni, łatwe do zamontowania filce i maty, granulaty do wdmuchiwania w szczeliny lub trudno dostępne miejsca).

Wyroby mogą mieć dodatkowo powłoki lub pokrycia, które polepszają parametry całej przegrody, ułatwiają prace budowlane lub stanowią gotowe wykończenie ocieplenia.

• Czytaj też: Ocieplenie domu wełną mineralną. Co musisz wiedzieć o wełnie, jeśli ją wybierzesz do izolacji? Zobacz FILM

Wełna mineralna w budownictwie - zastosowanie

Każdy z materiałów budowlanych ma określone właściwości przepuszczalności cieplnej. Dotychczas nie udało się wynaleźć materiału, który w 100% zapobiegałby utracie ciepła. Jedynym rozwiązaniem jest stosowanie dodatkowych form izolacji. Najskuteczniejszą z nich jest wełna mineralna. Zdolność izolacyjna wełny mineralnej wynika z niskiej przewodności cieplnej powietrza uwięzionego pomiędzy jej włóknami. Materiał izolacyjny umieszczony w elemencie konstrukcyjnym budynku minimalizuje wymianę ciepła. Współczynnik przewodzenia ciepła lambda* jest podstawowym parametrem kwalifikującym wyroby z wełny mineralnej do grupy materiałów termoizolacyjnych.

• Czytaj też: Ocieplenie budynku. Najczęściej popełniane błędy przy ociepleniu budynku

Im mniejsza jest wartość tego współczynnika, tym wyższa jest izolacyjność cieplna materiału. Współczynnik lambda dla wełny mineralnej osiąga wielkość nawet 0,031 W/mK (cegła pełna 0,77 W/mK).

Właściwie wykonana izolacja zmniejsza koszty ogrzewania i schładzania pomieszczeń. Przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa przeciwpożarowego wełna mineralna jako materiał izolacyjny jest ekologiczna i ekonomiczna. Z wyliczeń specjalistów wynika, że koszt zakupu materiałów izolacyjnych z wełny mineralnej, zwróci się po 2,2 sezonach grzewczych (budynek o pow. 150 m², izolacja z wełny mineralnej o grubości 150 mm). Włókna wełny mineralnej wytworzonej z kamienia (bazaltu) topią się dopiero w temperaturze ok. 1000ºC. Jest to temperatura, która panuje w pomieszczeniu podczas drugiej godziny pożaru.

Wszystkie produkty wykonane z wełny mineralnej (skalnej i szklanej) uzyskały klasyfikacje materiałów niepalnych, określane według norm unijnych jako klasy A1 lub A2.
W krytycznych obszarach budynku (dach płaski, konstrukcja nośna budynku) izolacja z wełny mineralnej pozwala na zahamowanie rozprzestrzeniania się ognia w trakcie rozgorzenia. Naturalne właściwości wełny mineralnej powodują, że jest ona zaliczana do klas odporności ogniowej A1 i A2.

• Czytaj też: Bezpieczeństwo pożarowe równie ważne jak komfort termiczny. Obejrzyj webinar o bezpieczeństwie pożarowym

System klasyfikacji grupuje wyroby budowlane ze względu na ich reakcję na ogień w siedmiu podstawowych klasach: A1, A2, B, C, D, E, F. Najlepsze - pod względem niepalności - są wyroby klasy A1, w kolejnych grupach znajdują się wyroby wykazujące coraz gorsze właściwości, aż do wyrobów klasy F, dla których nie określa się żadnych wymagań.

• Czytaj też: Klasyfikacja ogniowa. Reakcja materiałów budowlanych na ogień

Przeprowadzane wielokrotnie badania potwierdzają najsurowsze wymogi kryteriów powierzchniowych ochrony pożarowej, co umożliwia stosowanie wełny mineralnej w pomieszczeniach technicznych i korytarzach. Wełna nie jest nasycana żadnymi związkami chemicznymi podwyższającymi jej niepalność. Różnorodny zakres zastosowania wyrobów z wełny mineralnej w ochronie akustycznej wynika z jej właściwości: dużej chłonności akustycznej (współczynnik pochłaniania dźwięku), małej sztywności dynamicznej oraz dużego tłumienia wewnętrznego energii akustycznej.

Wełna mineralna i sufity podwieszane

W konstrukcjach dźwiękochłonnych, takich jak sufity podwieszane (płaskie i przestrzenne), płyty z wełny mineralnej (zarówno skalnej jak i szklanej) spełniają funkcję pochłaniacza dźwięków i są układane w wolnej przestrzeni pomiędzy stropem a elementami osłonowymi. W systemach suchej zabudowy, stosowanych jako przegrody dźwiękoizolacyjne, wełna wypełnia przestrzeń między płytami osłonowymi. Wełna jest także stosowana w ustrojach dźwiękoizolacyjnych wykonywanych na ścianach masywnych. Warstwy tłumiące z wełny mineralnej w podłogach pływających, stosowanych na stropach, zwiększają izolacyjność stropu od dźwięków uderzeniowych i powietrznych.

Wełna mineralna w instalacjach

Wyroby z wełny mineralnej używane są również do wyciszania hałasów od instalacji wodnej i centralnego ogrzewania - jako otuliny izolujące i tłumiące drgania przewodów, a także w tłumikach instalacji wentylacyjnych. W zabezpieczeniach przemysłowych wełną wypełnia się ścianki kabin dźwiękoszczelnych, ekrany dźwiękoizolacyjne, obudowy oraz osłony maszyn.

Należy zaznaczyć, że w przypadku układów dźwiękoizolacyjnych wełna mineralna stanowi element przegrody. Dlatego też parametry akustyczne podawane są dla konkretnych dźwiękoszczelnych układów konstrukcyjnych.

Ocieplanie ścian wełną mineralną

Badania wykazały, że prawie 40% traconego w budynku ciepła przenika przez jego nieocieplone ściany. Oznacza to także 40% nieefektywnie ponoszonych kosztów. Należy także pamiętać, że izolacja muru działa w dwie strony; latem ciepło z zewnątrz nie ogrzewa powietrza wewnątrz mieszkania. Ocieplanie ścian ma bardzo duże znaczenie dla domowego budżetu. Dotyczy to zarówno budynków już istniejących, jak i nowych. Ilość traconego ciepła zależy nie tylko od grubości ściany, ale również od jej konstrukcji i materiału, z którego ściana jest zbudowana (ściana wykonana z betonu o grubości 50 cm ma taką samą izolacyjność cieplną, jak mur z cegły dziurawki o grubości ok. 35 cm lub płyta izolacyjna z wełny mineralnej o grubości 2,5 cm). Przez wełnę mineralną przenika ok. 20 razy mniej ciepła niż przez beton.

Aby ustalić ile ciepła traci się przez przegrodę (ścianę), należy dokonać odpowiednich obliczeń - czyli przeprowadzić tzw. audyt energetyczny. Takie obliczenia mogą być wykonane na życzenie inwestora przez wykwalifikowane firmy współpracuje z ekipami wykonującymi docieplenia budynków.

• Czytaj też: Jak uniknąć błędów przy ocieplaniu poddasza użytkowego

Istnieje kilka technologii ocieplania ścian z zastosowaniem wełny mineralnej. Najpopularniejszą metodą ocieplania ścian zewnętrznych jest metoda lekka mokra. Polega ona na przymocowaniu do zewnętrznej powierzchni ściany warstwy termoizolacyjnej z płyt wełny mineralnej i pokryciu jej tynkiem. Stosuje się ją zarówno w budynkach nowych, jak również przy termomodernizacji domu już istniejącego.
Docieplanie metodą lekką suchą polega na zamocowaniu do istniejącej ściany rusztu nośnego ze stalowych elementów profilowanych, osadzeniu między nimi płyt z wełny mineralnej, a następnie wykonaniu okładziny elewacyjnej z blachy lub tworzywa sztucznego.
Docieplanie warstwy licowej i płyt z wełny mineralnej polega na wymurowaniu od zewnątrz warstwy licowej grubości 1/2 cegły (wymiary cegły) zakotwionej do istniejącej ściany, z jednoczesnym ułożeniem w powstałej szczelinie warstwy ocieplenia z płyt z wełny mineralnej.

• Izolacja ścian wewnętrznych
  Przegrody budowlane wewnątrz budynku (ściany działowe) mogą tylko oddzielać poszczególne pomieszczenia lub stanowić niezbędny element konstrukcji. W zależności od wymaganej wytrzymałości, dźwiękochłonności i przeznaczenia sąsiadujących pomieszczeń oraz od rodzaju konstrukcji budynku ściany mogą być wykonane z różnych materiałów.
  Izolację ogniową, akustyczną i termiczną najczęściej zapewnia wełna mineralna.
  W przypadku lekkich ścian działowych, wykonanych w systemie suchej zabudowy, jedynym materiałem izolacyjnym umieszczanym pomiędzy płytami gipsowo-kartonowymi jest wełna mineralna. W zależności od rodzaju użytych płyt gipsowo-kartonowych, grubości profili i warstwy izolacyjnej - ściana działowa z takim wypełnieniem ma zwiększoną dźwiękochłonność, wytrzymałość mechaniczną i ogniową. Metr kwadratowy przegrody grubości 7,5 cm, oddzielającej np. dwa pokoje, waży tylko 26 kg i zapewnia dobre wytłumienie dźwięków. Zastosowanie wełny mineralnej zwiększa jednocześnie bezpieczeństwo pożarowe.
  Ścianka działowa o grubości 150 mm, wykonana w systemie suchej zabudowy (podwójne poszycie z płyt gipsowo-kartonowych o grubości 12,5 mm) z wypełnieniem z wełny mineralnej o grubości 100 mm pozwala osiągnąć izolacyjność akustyczną na poziomie 56 dB (czyli o 10 dB lepszą od wymaganej dla pomieszczeń mieszkalnych), odporność ogniową nawet na poziomie 2,0 godzin (EI 120) oraz współczynnik przenikania ciepła (U) w granicach 0,31.

Izolacja dachu wełną mineralną

Konstrukcja dachu płaskiego stosowana jest w obiektach przemysłowych bądź użyteczności publicznej, np. biurowcach. Często stosuje się dachy płaskie wykonane na blachach profilowanych. Takie konstrukcje ociepla się jedną lub dwiema warstwami izolacji (z płyty z wełny mineralnej). Podobne rozwiązania stosuje się w przypadku dachu o konstrukcji żelbetowej.

Mianem dachu płaskiego określa się dach o małym kącie nachylenia. W grupie dachów płaskich wyróżniamy stropodachy wentylowane i niewentylowane. Stropodachy niewentylowane coraz częściej są zastępowane przez konstrukcje wentylowane, w których stosuje się granulaty wełny mineralnej. Taki materiał izolacyjny jest bardzo łatwy do ułożenia.

W budynkach mieszkalnych poddasze pod dachem skośnym często wykorzystywane jest jako powierzchnia użytkowa. Wykorzystanie wełny mineralnej do izolacji termicznej i akustycznej dachu skośnego zapewnia optymalny komfort użytkowy tych pomieszczeń. Kiedy wysokość krokwi wynosi minimum 18-20 cm, można ułożyć jedną warstwę ocieplenia, ale pod warunkiem, że będzie wykonana z wyrobów o najlepszych parametrach cieplnych (l 0,035).

Zalecane jest jednak dwuwarstwowe ocieplenie z wełny mineralnej, które nie tylko pozwala na dowolne kształtowanie wynikającej z obliczeń łącznej grubości ocieplenia, ale także ogranicza ilość mostków termicznych, zwiększa izolacyjność akustyczną oraz dodatkowo zabezpiecza przeciwpożarowo główne elementy nośne dachu (krokwie, jętki). Współczesne budynki mieszkalne wykonywane są w różnych technologiach. Stropy mogą być wykonane z drewna, betonu i żelbetonu, a ich konstrukcja musi być spójna z konstrukcją całej bryły budowli.W zależności od funkcji rozdzielanych stropami pomieszczeń wymagana jest określona izolacyjność cieplna, ogniowa i akustyczna stropów.

Wszystkie te zagadnienia ujęte są w formie obowiązujących przepisów w prawie budowlanym, zgodnie z którym stropy, w odróżnieniu od ścian, powinny (zgodnie z normą PN-B-02151-3:1999) charakteryzować się izolacyjnością od dźwięków powietrznych oraz mieć odpowiednią odporność na przenikanie dźwięków uderzeniowych. Na własności akustyczne stropu wpływa konstrukcja części nośnej stropu i jej masa oraz układ dodatkowych warstw izolacyjnych na stropie lub pod nim.

Izolacja stropu wełną mineralną

Większość stropów stosowanych w budownictwie nie tłumi w wystarczającym stopniu dźwięków uderzeniowych i dlatego stosuje się na nich dodatkowe warstwy izolacyjne z wełny mineralnej.

W klasycznym budynku mieszkalnym można przedstawić kilka charakterystycznych sytuacji, w których jest wymagana różnorodna izolacja stropów:

- strop pomiędzy dwiema kondygnacjami mieszkalnymi

W tym wypadku duże znaczenie mają wymogi akustyczności pomieszczeń, przenoszenia drgań i ogniochronności. Wykorzystanie wełny mineralnej ogranicza przenikalność dźwięków i tłumi je.
Aby wykonać odpowiednią izolację, na podłodze należy ułożyć płyty z wełny mineralnej, zaś z drugiej strony, w konstrukcji sufitu podwieszanego, zastosować wełnę mineralną.

- strop pomiędzy kondygnacją mieszkalną a piwnicą

Szczególnego znaczenia nabiera tutaj izolacja cieplna. W pomieszczeniach występuje różnica temperatur: piwnica nie jest tak ogrzewana jak pomieszczenia mieszkalne. Wykorzystanie wełny mineralnej pozwala na zmniejszenie utraty ciepła.

- strop pomiędzy kondygnacją mieszkalną a pomieszczeniem garażowym

Podobnie jak w pomieszczeniach piwnicznych, różnica temperatur może niekorzystnie wpływać na temperaturę pomieszczeń stale ogrzanych. Dodatkową utratę ciepłą powoduje otwieranie drzwi garażowych.

- strop pomiędzy pomieszczeniem mieszkalnym a strychem

Najczęściej konstrukcje więźby dachowej wykonywane są z drewna. Szczególnego znaczenia w tym przypadku nabiera zagadnienie bezpieczeństwa pożarowego i izolacyjności ogniowej. Właściwe zastosowanie wełny mineralnej nie tylko zabezpiecza przed szybkim rozprzestrzenianiem się ognia w wypadku pożaru, ale także chroni konstrukcję więźby dachowej i zmniejsza utratę ciepła przez strop (jeśli strych nie jest ogrzewany).

Przedstawione powyżej zastosowania wełny mineralnej w budownictwie to tylko niektóre możliwości wykorzystania tego uniwersalnego materiału izolacyjnego. 
Z budownictwem nierozerwalnie wiąże się np. ciepłownictwo - z wełny mineralnej wykonywane są otuliny rur. Taka izolacja pozwala na znaczne ograniczenie, a nawet wyeliminowanie strat ciepła na liniach przesyłowych. 
Wymagania związane z akustyką pomieszczeń mieszkalnych i użyteczności publicznej wymuszają na inwestorach stosowanie izolacji akustycznej; tu także stosuje się wełnę mineralną.
Wełna mineralna jest stosowana coraz częściej. Jej naturalne właściwości powodują, że jest traktowana jako uniwersalny materiał izolacyjny.