Materiały lignocelulozowe w budownictwie

Materiały lignocelulozowe od wielu lat towarzyszą człowiekowi i stanowią jeden z podstawowych elementów jego otoczenia. Wyjątkowe właściwości oraz ich powszechna dostępność spowodowała, że w minionym wieku ponownie stały się celem zainteresowania naukowców, projektantów oraz architektów.

Światowy trend prowadzący do obniżenia zużycia energii i zapotrzebowania na ciepło w budownictwie jest przyczyną poszukiwania nowych materiałów, które spełniać będą coraz bardziej rygorystyczne wymagania. Jednym z powodów zainteresowania materiałami lignocelulozowymi są ich bardzo dobre właściwości cieplne i higroskopijne. Dostępne informacje potwierdzają, że biomateriały mogą być doskonałym substytutem znanych materiałów izolacyjnych takich jak np. styropian czy pianka poliuretanowa. Obecnie naturalne izolacje wytwarzane są przede wszystkim z rozwłóknionego drewna, roślin jednorocznych np. słomy zbóż (żyto, pszenżyto, kukurydza) wełny owczej oraz korka. W zależności od rodzaju użytego surowca uzyskiwane są materiały o różnych właściwościach i przeznaczeniu.

Właściwości cieplne naturalnych materiałów izolacyjnych

Podstawowymi właściwościami cieplnymi charakteryzującymi materiały izolacyjne są: ciepło właściwe, współczynnik przewodzenia ciepła i gęstość. Współczynnik przewodzenia ciepła określa zdolność materiału do przewodzenia ciepła, im mniejsza jest jego wartość to materiał gorzej przewodzi ciepło i ma lepsze właściwości izolacyjne (dla nieruchomego powietrza współczynnik przewodzenia ciepła wynosi 0,025 W/(m·K)). Wartość współczynnika przewodzenia ciepła zależy od gęstości, wilgotności, stopnia rozdrobnienia materiału, rodzaju zastosowanych spoiw oraz parametrów procesu technologicznego. Duża liczba zmiennych powoduje, że wartości współczynnika przewodzenia ciepła dla materiałów wytwarzanych z tych samych surowców mogą się znacznie różnić. Ciepło właściwe określa ilość ciepła jaka jest niezbędna do zmiany temperatury jednostki masy materiału o jeden Kelwin i zależy najbardziej od wilgotności materiału. Wraz ze wzrostem ciepła właściwego wzrasta pojemność cieplna (zdolność do akumulacji ciepła) materiału, co jest bardzo istotne w przypadku porowatych biomateriałów izolacyjnych.

Akumulacja ciepła

Pojemność cieplna jest iloczynem ciepła właściwego oraz gęstości i wraz ze jej wzrostem wzrasta ilość ciepła jaka może być zakumulowana w przegrodzie. Wysoka pojemność cieplna zapewnia komfort użytkowania pomieszczeń zarówno w okresie zimowym jak i letnim, gdyż w zimie ogranicza straty ciepła natomiast latem chroni przed nadmiernym przegrzewaniem przegrody. W procesie projektowania należy koncentrować się zarówno na pojemności cieplnej, jak i na współczynniku przewodzenia ciepła gdyż oba te parametry określają właściwości izolacyjne przegrody.

Odpowiedni komfort użytkowania pomieszczeń zapewniają także „oddychające ściany” czyli materiały wykorzystane w konstrukcji przegrody muszą być otwarte dyfuzyjnie. Stosowane materiały muszą zatem charakteryzować się niskim współczynnikiem oporu dyfuzyjnego (dobrymi właściwościami dyfuzyjnymi). Współczynnik ten charakteryzuje transport pary wodnej im mniejsza jest jego wartość tym materiał lepiej „oddycha” (współczynnik oporu dyfuzyjnego dla nieruchomego powietrza wynosi 1). Ponadto materiał, który jest otwarty dyfuzyjnie ogranicza ryzyko kondensacji pary wodnej na wewnętrznej powierzchni ściany oraz poprawia mikroklimat i komfort cieplny w pomieszczeniu (wyższa temperatura powierzchni przegrody).

Przykładowe zestawienie właściwości cieplnych wybranych materiałów budowlanych pozwala stwierdzić, że naturalne izolacje mogą bardzo skutecznie zastąpić znane dotychczas rozwiązania. Na szczególną uwagę zasługuje wysoka wartość ciepła właściwego przy zachowaniu niskiej gęstości, a tym samym bardzo niskiej wartości współczynnika przewodzenia ciepła. Wartość ciepła właściwego zwiększa pojemność cieplną stosowanego materiału poprawiając jego zdolność do akumulacji ciepła, co pozytywnie wpływa na bezwładność cieplną przegrody i komfort użytkowania pomieszczeń. Ponadto stosowanie materiałów o dobrych właściwościach dyfuzyjnych (niskim współczynniku oporu dyfuzyjnego) poprawia mikroklimat w pomieszczeniu i zapobiega nadmiernemu nawilżeniu przegrody oraz wszystkim negatywnym konsekwencjom z tego wynikających.

Jeśli szukacie naturalnych, ekologicznych materiałów budowlanych z kategorii izolacji to z pewnością warto zapoznać się z ofertą firmy Vestaeco.pl

Autor artykułu: dr inż. Łukasz Czajkowski – technolog drewna, od 2015 roku adiunkt w Katedrze Mechaniki i Techniki Cieplnej na Wydziale Technologii Drewna Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. W pracy naukowej zajmuje się bilansami ciepła oraz badaniami nad właściwościami cieplnymi i higroskopijnymi materiałów lignocelulozowych.

Jeśli interesuje Cię naturalne budownictwo, tynki gliniane i wapienne oraz inne usługi, doradztwo i wykonanie – koniecznie odwiedź stronę GlinoDom.pl