Zaspokojenie oczekiwań związanych z poprawą warunków zamieszkania, pracy i spędzania wolnego czasu (a więc także klimatyzacji biur oraz sal widowiskowych i sportowych) jest możliwe, gdyż na rynku pojawiają się nowe, coraz bardziej efektywne materiały izolacyjne. Wykorzystanie ich właściwości fizykomechanicznych i technologicznych daje możliwość projektowania i budowy budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej wyposażonych w nowoczesne urządzenia, a także o nowoczesnych kształtach i do tego o stosunkowo niskim koszcie eksploatacji.
Efektywna izolacja
Większość materiałów budowlanych, z których wykonuje się ściany zewnętrzne budynków, charakteryzuje się małym oporem cieplnym, stosunkowo dużą masą i dużą pojemnością cieplną. Wzrost oporu cieplnego przez zwiększenie grubości ścianki związany jest więc nie tylko ze wzrostem kosztów, lecz także ze wzrostem pojemności cieplnej obiektu. Efektywny materiał izolacyjny zwiększa opór cieplny, a tylko nieznacznie wpływa na pojemność cieplną.
Bardzo pożądaną cechą izolacji jest zdolność zachowania właściwości izolacyjnych przez cały okres eksploatacji. Takie cechy ma sztywna pianka poliuretanowa – materiał mikroporowaty, przeważnie o komórkach zamkniętych. Izolacyjność pianki poliuretanowej zależy od rodzaju gazu wypełniającego komórki. Izolacje poliuretanowe, które mają duże powierzchnie odkryte, zwykle spieniane są gazami o niskim wspłczynniku przewodzenia ciepła i niskiej dyfuzyjności przez błony komórek.
Izolacja wytwarzana na budowie
Pianki poliuretanowe mają cechę wyróżniającą je spośród innych materiałów izolacyjnych. Jest nią możliwość wytwarzania ich w przyszłym miejscu stosowania. Na plac budowy mogą być dostarczane nie prefabrykaty w postaci kształtek, płyt czy otulin, ale płprodukty ciekłe, które przez zmieszanie w odpowiednich proporcjach tworzą mikroporowaty polimer uretanowy. Synteza izolacji bezpośrednio w miejscu stosowania umożliwia:
- dokładne wypełnienie przez piankę przestrzeni, którą ma zajmować izolacja,
- samoczynne połączenie warstwy izolacyjnej z podłożem,
- lepsze wykorzystanie materiału, oszczędności w kosztach transportu i magazynowania,
- sprawniejszą organizację placu budowy.
Proces syntezy polimerów uretanowych w miejscu stosowania zainspirował inwestorów i architektów do projektowania i budowy nowych budynków i renowacji istniejących, dzięki czemu koszty eksploatacji zmalały.
Konstrukcje monolityczne
Budowa konstrukcji monolitycznych z udziałem pianki poliuretanowej sztywnej wytwarzanej w miejscu stosowania przypomina budowę domów zaczętą od dachu.
Najpierw wykonywana jest izolacja, a dopiero potem konstrukcja nośna. Realizacja takich obiektów składa się z następujących faz:
- wybór miejsca posadowienia konstrukcji,
- wykonanie wykopu pod fundament,
- wylanie fundamentu,
- nadmuchanie powłoki zewnętrznej z materiału ochronnego,
- natrysk pianki poliuretanowej na wewnętrzną powierzchnię powłoki,
- umocowanie do pianki prętów zbrojeniowych,
- natrysk betonu na zazbrojoną powierzchnię pianki,
- prace wykończeniowe i wyposażenie budynku.
Tak wykonany budynek ma jako izolację warstwę pianki poliuretanowej po stronie zewnętrznej (zimnej) oraz związaną z nią skorupę betonową jako konstrukcję nośną. Pianka używana do wykonywania konstrukcji monolitycznych ma gęstość 50–60 kg/m³. Ważne jest, by izolacyjność pianki była stabilna w czasie eksploatacji.
Ze względu na dużą powierzchnię styku z atmosferą gaz wypełniający komórki pianki powinien charakteryzować się niskim współczynnikiem przewodzenia ciepła λ i niską dyfuzyjnością przez ściany komórek. Takie właściwości mają tzw. środki spieniające trzeciej generacji, czyli fluorowęglowodory, np. Solkane HFC 365 mfc i Solkane HFC 227 ea. Pianki spieniane chemicznie nie spełniają wymagań stałości wspłczynnika λ, gdyż wypełniający komórki dwutlenek węgla ma wyższy wspłczynnik przewodzenia ciepła i przede wszystkim łatwo dyfunduje przez ściany komórek. Jego miejsce zajmuje powietrze, którego składniki mają bardzo wysoką wartość współczynnika przewodzenia ciepła.
Budynki monolityczne, które są bryłami będącymi fragmentami kuli, mają korzystny stosunek objętości do powierzchni zewnętrznej, a więc stosunkowo niewielką powierzchnię wymiany ciepła. Mają one również kształt skutecznie opierający się naporowi wiatru. Początkowo tego typu buowle wykorzystywano jako magazyny, szczególnie artykułów spożywczych, obecnie są użytkowane jako hale widowiskowo-sportowe, centra handlowe i biurowe.
