Θερμομόνωση

Σημαντικό κομμάτι κατά τη διάρκεια της δόμησης αποτελεί η εφαρμογή της μελέτης θερμομόνωσης στα φέροντα και μη στοιχεία της κατασκευής. Κατασκευαστικά επιτυγχάνεται με την τοποθέτηση θερμομονωτικών υλικών. Τέτοια υλικά διακρίνονται σε τρεις βασικές κατηγορίες:

1) Εξηλασμένη πολυστερίνη

2) Διογκωμένη πολυστερίνη

3) Ινώδη υλικά (πετροβάμβακας – υαλοβάμβακας)

Καθώς παραδοσιακά ο συμβατικός τρόπος δόμησης στη χώρα μας είναι με μπετό και οπτόπλινθους, η θερμομόνωση επιτυγχάνεται κυρίως με εξηλασμένη πολυστερίνη. Στην ξηρά δόμηση πιο διαδεδομένα υλικά για τη θερμομόνωση είναι τα ινώδη.

1) Εξηλασμένη πολυστερίνη

Η εξηλασμένη πολυστερίνη (XPS - Extruded polystyrene) είναι ελαφρύ, θερμομονωτικό υλικό με βάση την πολυστερίνη. Παράγεται σε πλάκες με την μέθοδο της εξέλασης και έχει μονωτικές ιδιότητες λόγω παγίδευσης αερίου σε κλειστές κυψελίδες. Ένα κύριο χαρακτηριστικό της είναι οι κλειστοί πόροι και η έλλειψη απορρόφησης νερού, κάτι που κάνει την εξηλασμένη πολυστερίνη κατάλληλη για εφαρμογές σε υψηλή υγρασία. Η παραγωγή της εξηλασμένης πολυστερίνης γίνεται με εξέλαση, κατά τη διάρκεια της οποίας γίνεται πολυμερισμός της θερμοπλαστικής πολυστερίνης.

Σημαντικό μέρος του προϊόντος αποτελεί προωθητικό αέριο με χαμηλό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας, το οποίο προσφέρει και επιβραδυντική επίδραση στη φωτιά. Το αέριο αυτό είναι ο χλωροφθοράνθρακας HCFC 142b. Τα σημεία που έχει εφαρμογή η εξηλασμένη πολυστερίνη στην κατασκευή είναι στο φέροντα οργανισμό (οπλισμένο σκυρόδεμα), στους μπατικούς τοίχους (διπλή τοιχοποιία, στο εσωτερικό της οποίας τοποθετούνται τα φύλλα) και στα δώματα-ταράτσες. Κατά την τοποθέτηση απαιτείται προσοχή, ώστε να μην υπάρχουν κενά, με αποτέλεσμα τη δημιουργία θερμογεφυρών.

2) Διογκωμένη πολυστερίνη

H Διογκωμένη πολυστερίνη (EPS - Expanded  polystyrene), γνωστή στην Ελλάδα και σαν φελιζόλ, είναι ένα ελαφρύ, θερμομονωτικό υλικό το οποίο χρησιμοποιείται στην οικοδομή και σε άλλες εφαρμογές. Παράγεται από κόκκους πολυστυρολίου, οι οποίοι είναι θερμοπλαστικοί. Με τη διόγκωσή τους, οι κόκκοι μεγαλώνουν και γίνονται σφαιρίδια, τα οποία διογκώνονται περισσότερο και κολλούν μεταξύ τους. Η διογκωμένη πολυστερίνη παράγεται σε μεγάλα μπλοκ, τα οποία κόβονται σε πλάκες. Το προωθητικό αέριο στη διογκωμένη πολυστερίνη είναι το πεντάνιο.

Εκτός από εφαρμογές στην οικοδομική, η διογκωμένη πολυστερίνη χρησιμοποιείται και για παραγωγή προτύπων (καλουπιών) για χύτευση περίπλοκων σχημάτων, αλλά και ως υλικό συσκευασίας. Η βασική διαφορά μεταξύ της εξηλασμένης και της διογκωμένης πολυστερίνης είναι ότι η μεν πρώτη, παραγόμενη με τη διαδικασία της εξέλασης είναι υλικό κλειστής κυψελωτής δομής. Το αποτέλεσμα του τρόπου παρασκευής της την καθιστά σχεδόν αδιαπέραστη από υγρασία. Σε αντίθεση με αυτήν, η διογκωμένη πολυστερίνη παρασκευάζεται διογκούμενη με αέρα και στη συνέχεια πρεσάρεται με ατμό. Τα δημιουργούμενα κενά προσδίδουν θερμομονωτικές ιδιότητες, όμως η απορρόφηση υγρασίας είναι σχετικά εύκολη. Η υγρασία γενικότερα μειώνει τη θερμομονωτική ικανότητα των υλικών.

3) Ινώδη υλικά

Ινώδη υλικά καλούνται αυτά τα οποία προέρχονται από επεξεργασία εξώθησης υλικού, όπως πυριτικό γυαλί και ύφανση των παραγώγων αυτής της διαδικασίας (π.χ. υαλοβάμβακας) ή τήξης πέτρας σε κάμινους και παραγωγή ινών  από αυτή τη διαδικασία (π.χ. υαλοβάμβακας).

Ο υαλοβάμβακας είναι μονωτικό υλικό που αποτελείται από πολύ λεπτές ίνες γυαλιού. Χρησιμοποιείται ως ενισχυτικό υλικό για πολλά πολυμερή προϊόντα, δημιουργώντας σύνθετα υλικά γνωστά ως «πολυμερή ενισχυμένα με ίνες» (fiber-reinforced polymers FRP) ή «πλαστικά ενισχυμένα με γυαλί» (glass-reinforced plastic GRP). Οι ίνες του υαλοβάμβακα διαμορφώνονται όταν λεπτές λωρίδες πυριτικού (ή άλλης σύστασης) γυαλιού εξωθούνται παράγοντας πολλές ίνες με μικρή διάμετρο κατάλληλες για ύφανση.

Το γυαλί, ακόμη και ως ίνα, είναι άμορφο στερεό (χωρίς κρυσταλλική δομή). Οι ιδιότητες της δομής του γυαλιού όταν αυτό μαλακώνει και έχει αρχίσει να λιώνει είναι παρόμοιες με τις ιδιότητές του όταν γνέθεται σε ίνες.

Πετροβάμβακας ονομάζεται ένα ινώδες μονωτικό υλικό το οποίο χρησιμοποιείται στις οικοδομές αλλά και σε τεχνικές εφαρμογές. Ο πετροβάμβακας αποτελείται από ίνες οξειδίου πυριτίου - αλουμινίου και έχει θερμομονωτικές και ηχομονωτικές ιδιότητες. Είναι άκαυστος και παράγεται με τήξη πετρωμάτων στους 1550-1600 °C. Με τη βοήθεια ειδικών διατάξεων παίρνει τη μορφή ινών με διάμετρο 6-20 μm.

Η κυριότερη χρήση του πετροβάμβακα είναι σαν μονωτικό υλικό στις οικοδομές, αλλά χρησιμοποιείται και σε βιομηχανικές εφαρμογές, ιδιαίτερα σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες μέχρι 1000 °C. Οι πετροβάμβακες δεν ελκύουν τα τρωκτικά. Αφήνουν την υγρασία να περάσει μέσα τους (στεγνώνουν εύκολα) και δεν αναπτύσσουν μούχλα, εκτός αν παραμείνουν σε υγρό περιβάλλον. Υπάρχει μια ποικιλία προϊόντων πετροβάμβακα σε ρολά -«παπλώματα»- (μαλακά προϊόντα) και πλάκες (μορφοποιημένα, σκληρότερα προϊόντα) σε διάφορες διαστάσεις και με διαφορετική πυκνότητα, κατάλληλα για διαφορετικές εφαρμογές.

Ανάλογα με τις ανάγκες, ο πετροβάμβακας μπορεί να παραχθεί είτε ως έχει, είτε με επικάλυψη με διάφορα υλικά όπως φύλλο αλουμινίου, ασφαλτικό υλικό ή υαλούφασμα. Για να μπορεί να εφαρμοστεί σε συγκεκριμένες θέσεις, χρησιμοποιούνται και ειδικά προϊόντα με ενσωματωμένο γαλβανισμένο πλέγμα. Ο πετροβάμβακας παράγεται σε καμίνους με τήξη πέτρας σε μια θερμοκρασία περίπου 1600 °C. Από την τηγμένη πέτρα παράγονται οι ίνες είτε με εμφύσηση αέρα ή ατμού, είτε με νεώτερες τεχνολογίες με περιστρεφόμενες διατάξεις υψηλής ταχύτητας που δημιουργούν φυγοκεντρικές δυνάμεις, μια μέθοδος παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται για την παραγωγή νημάτων ζάχαρης στο μαλλί της γριάς, αλλά προσαρμοσμένη στις ιδιαίτερα ψηλότερες θερμοκρασίες της παραγωγής των υλικών αυτών. Το τελικό προϊόν είναι μια μάζα από λεπτές, πλεγμένες ίνες με τυπική διάμετρο από 6 έως 10 μm (μικρόμετρα). Μέρος της παραγωγικής διαδικασίας είναι και η επικάλυψη των ινών με ένα συνδετικό υλικό το οποίο αφενός μειώνει την παραγωγή σκόνης και αφετέρου δίνει μηχανικές ιδιότητες στον πετροβάμβακα.

Στον παρακάτω πίνακα παρατίθενται οι κυριότερες ιδιότητες των παραπάνω υλικών θερμομόνωσης

Υλικά	Πυκνότητα ρ [kg/m3]	Συντελεστής αγωγιμότητας λ [W/m2K]	Ωφέλιμη διάρκεια ζωής [έτη]	Χρήση
Διογκωμένη Πολυστερίνη	15 - 30	0,4	50	Τοίχοι, στέγες, δάπεδα, τοιχεία
Εξηλασμένη πολυστερίνη	25 - 35	0,28 – 0,32	50	Τοίχοι, στέγες, δάπεδα, τοιχεία,
Υαλοβάμβακας	18 - 40	0,35 – 0,5	30 – 50	Τοίχοι, στέγες, δάπεδα, τοιχεία, για θερμομόνωση - ηχομόνωση
Πετροβάμβακας	30 - 150	0,35 – 0,5	30 – 50	Τοίχοι, στέγες, δάπεδα, τοιχεία, βιομηχανικές εγκαταστάσεις θερμομόνωση - ηχομόνωση