Aerożel - materiał termoizolacyjny do dociepleń. Maty aerożelowe

Aerożel: zastosowanie w budownictwie, czyli efektywna izolacja termiczna w cienkiej warstwie. Jeśli chcesz docieplić budynek od wewnątrz albo zlikwidować mostki termiczne, wykorzystaj materiały aerożelowe.

W domach jednorodzinnych jako izolację przed ucieczką ciepła powszechnie stosuje się styropian i wełnę mineralną układane jako warstwa zewnętrzna na przegrodach. Ale są sytuacje, gdy ich ułożenie jest niemożliwe lub niewystarczające. W ocieplonym przed laty budynku termoizolacja może nie odpowiadać obecnym standardom. W domach objętych pieczą konserwatora zabytków nie można zastosować ocieplenia na zewnątrz ścian. Podczas układania styropianu lub wełny mineralnej popełniono błędy i w budynku są mostki termiczne. Ze względów technologicznych pewne miejsca w konstrukcji domu, np. nadproża, ościeża, są trudne do solidnego ocieplenia.

We wszystkich tych sytuacjach można zastosować nowoczesny, znacznie bardziej efektywny termicznie materiał – matę z aerożelu. Jego współczynnik przewodzenia ciepła λ jest znacznie niższy (lepszy) niż w przypadku innych termoizolacji. Aerożele mają współczynnik λ na poziomie mniej więcej 0,015 W/(m.K). Najcieplejsze styropiany i wełny mineralne mają lambdę powyżej 0,03, a płyty fenolowe lub pianki termoizolacyjne - powyżej 0,02 W/(m.K).

Maty aerożelowe - izolacja termiczna w cienkiej warstwie

Dzięki bardzo dobrym właściwościom izolacyjnym aerożel można zastosować w znacznie cieńszej warstwie. Żeby dla ściany zewnętrznej z pustaków ceramicznych o współczynniku λ = 0,31 uzyskać współczynnik przenikania ciepła U wynoszący 0,02 W/(m2.K) (zgodnie z warunkami technicznymi, które zaczną obowiązywać od 2021 r.), trzeba zastosować 13 cm styropianu grafitowego, 8,4 cm płyt PIR, ale tylko 6 cm maty aerożelowej. Takie porównanie trzeba jednak potraktować jako teoretyczne, ponieważ koszt mat z aerożeli jest kilkakrotnie wyższy od styropianu grafitowego i płyt PIR. Dlatego w Polsce maty aerożelowe w budownictwie jednorodzinnym są wykorzystywane w cienkiej warstwie jako materiał do miejscowych dociepleń oraz likwidacji mostków termicznych, a nie jako wielkopowierzchniowa termoizolacja. Wykorzystują je również producenci materiałów budowlanych. Na przykład w oknach i drzwiach stosuje się wkładki z aerożelu, żeby poprawić ich właściwości termoizolacyjne.

Co to jest aerożel

Najczęściej są dostępne aerożele produkowane z krzemionki. Mokra masa krzemionkowa jest doprowadzana do postaci żelu, który następnie poddaje się działaniu ciśnienia i wysokiej temperatury, tak żeby powstała sztywna piana. Mata aerożelowa składa się z mikroporów krzemionkowych wypełnionych powietrzem – doskonałym izolatorem. Stanowi ono nawet 99,8% objętości aerożelu. Dzięki takiej budowie maty aerożelowe mają również bardzo dobre właściwości jako izolator akustyczny, podobne do wełny mineralnej. Maty aerożelowe są wzmacniane włóknem szklanym. Maty z aerożelu mają grubość 5 lub 10 mm. Są dostępne w rolkach o szerokości około 1,5 m. Zależnie od grubości w rolce jest 60 lub około 120 m² materiału. Producenci sprzedają maty na pełne metry kwadratowe. Cena mat aerożelowych wynosi 140-150 zł/m² przy grubości 5 mm i 200-230 za 1 m² maty o grubości 10 mm. 

Właściwości mat z aerożelu

Maty aerożelowe zostały wymyślone do zastosowań przemysłowych, np. do izolowania rurociągów, chłodni, samolotów, łodzi. Produkty różnych odmian, pochodzące od różnych producentów nieco różnią się parametrami. Generalnie można stwierdzić, że są to materiały ciężkie, zwłaszcza w porównaniu ze styropianem lub innymi płytami termoizolacyjnymi. Gęstość objętościowa maty aerożelowej wynosi 130-150 kg/m³, podczas gdy w przypadku styropianu grafitowego - 13-18 kg, a płyt PIR – 30-40 kg. Ich wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie (nie mniej niż 100 kPa) jest na porównywalnym poziomie co styropian grafitowy, ale znacznie niższa niż w przypadku płyt PIR (150-230 kPa). Maty aerożelowe za to mają znacznie lepsze od nich właściwości jako izolator akustyczny.

W budownictwie ważna jest również odporność ogniowa materiału izolacyjnego. Zależnie od odmiany maty aerożelowe zachowają swoje właściwości w temperaturze od -200 do nawet +650^oC, z tym że do budownictwa poleca się maty, które wytrzymują temperaturę od -200 do +200^oC. To ważne w przypadku pożaru. Maty aerożelowe mają klasę A – zostały zakwalifikowane jako trudnozapalne, niekapiące. Styropian i płyty PIR są samogasnące - gasną po usunięciu źródła ognia - (klasa E). Maty aerożelowe są paroprzepuszczalne. Czysty aerożel chłonie wilgoć i traci swoje właściwości termoizolacyjne. Dlatego maty wzmacnia się włóknem szklanym, co nadaje im cechy hydrofobowe. Zawsze trzeba sprawdzić, czy dany produkt jest hydrofobowy. Maty aerożelowe są elastyczne, łatwo się je docina. Podczas wykonywania ocieplenia można nimi bez trudu opatulić różne detale. Jeśli potrzebne jest zastosowanie grubszej warstwy, maty przeszywa się ze sobą.

Masy szpachlowe z aerożelem

Inną grupą produktów budowlanych, w których stosuje się aerożele, są masy szpachlowe. Do masy dodaje się aerożel w postaci nanocząsteczkowego granulatu, dzięki czemu zyskuje ona lepsze właściwości termoizolacyjne. Współczynnik przewodzenia ciepła λ takiej masy może być różny zależnie od produktu i jego składu. Są masy, których producenci deklarują, że ich współczynnik lambda wynosi na przykład 0,047 W/(m.K). Skuteczność termoizolacyjna mas z aerożelem jest mniejsza niż mat aerożelowych.

Masą szpachlową z aerożelem można pokryć od wewnątrz ściany w tych miejscach, gdzie występuje mostek termiczny, np. w narożnikach przy suficie albo w ościeżach. Jeśli w tych miejscach wcześniej pojawiły się zagrzybienia, najpierw trzeba je usunąć i zastosować środek biobójczy (bez chloru).

Masa termoizolacyjna jest sprzedawana w wiadrach w postaci pasty o konsystencji jak gęsta śmietana. Masa jest gotowa do nakładania pacą. Po rozcieńczeniu można ją nanosić wałkiem (kilka cienkich warstw) lub natryskowo. Optymalna grubość warstwy na gotowo wynosi 1 mm.

Masę szpachlową z aerożelem nakłada się tak, że powinna pokrywać nie tylko newralgiczne miejsce, ale także sąsiednie płaszczyzny na odległość co najmniej 40-50 cm. Można nią też pomalować całe ściany. Wydajność wynosi zwykle 1 m² z 1 litra masy.