Piankowe termoizolacje poliuretanowe w dachach pochyłych (cz. 3)

Własności dyfuzyjne tej warstwy określone przez współczynnik równoważnej dyfuzyjnie grubości powietrza to S_dł = 0,8–0,9 m. Jest to stanowczo zbyt dużo, aby pianki OKPUR mogły pozbywać się skutecznie wilgoci w tak wykonanych dachach. Po drugiej stronie piankowych termoizolacji OKPUR tworzy się również naskórek widoczny od strony poddasza. Stąd jego nazwa – naskórek widoczny. Badania naskórka łączącego zostały przeprowadzone w wyniku zapytań płynących z rynku (inwestorów i firm handlowych) spowodowanych wątpliwościami wynikającymi z wieloletnich obserwacji ocieplonych piankami OKPUR poddaszy.

W związku z tym warto zauważyć, że współczesna technika dachowa (i nie tylko) funkcjonuje w dwóch obszarach tej samej dziedziny, wzajemnie połączonych, ale kierujących się innymi kryteriami oceny tej techniki. Pierwszy z nich tworzą wiedza akademicka i normy za pomocą zestawu różnych współczynników służących do porównywania oraz dobierania materiałów do konkretnych konstrukcji na etapie ich projektowania. Drugi obszar tworzą praktyczne skutki stosowania wzorów i współczynników określonych w fizyce akademickiej. Jest on zdominowany przez producentów i handlowców, operujących hasłami i sloganami marketingowymi wykorzystującymi wspomniane współczynniki do porównywania konkretnych produktów. Ostateczny odbiorca i stosujący te produkty wykonawcy mogą jedynie potwierdzić lub zaprzeczyć tym hasłom, ale dopiero po pewnym czasie, po którym będą widoczne korzystne lub niekorzystne efekty zastosowania konkretnych produktów i technik ich wbudowywania (układania). Niestety bardzo często okres oczekiwania na ocenę tych efektów jest długi, bo wieloletni. Warto o tym pamiętać, porównując wielkości współczynników: przewodzenia ciepła λ [W/(m.K)] i bezwymiarowego oporu dyfuzyjnego oznaczanego symbolem µ, istotnych dla materiałów termoizolacyjnych. Oczywiście oba te współczynniki charakteryzują typy materiałów lub tworzyw, a konkretne konstrukcje lub warstwy z nich zbudowane są opisywane odpowiednio współczynnikami przenikania ciepła U [W/(m²·K)] i równoważną dyfuzyjnie grubością powietrza S_d [m]. Dopiero te dwa parametry mogą być używane do porównywania konkretnych produktów w tych samych konstrukcjach.

Przeczytaj także: Piankowe termoizolacje poliuretanowe w dachach pochyłych (cz. 2)

Wracając do tematu OKPUR w dachach pochyłych, jak wynika z informacji zawartych z dwóch pierwszych artykułów z tej serii, ten rodzaj termoizolacji możemy zaklasyfikować jako materiały mało dyfuzyjne (ich S_d = 0,4–1,56 m), a wełny mineralne jako dyfuzyjne (o S_d ≤ 0,5 m). Obliczając w [1] równoważną dyfuzyjnie grubość powietrza (S_d) dla pianek, założyłem, że ich grubość po natryśnięciu na warstwę wstępnego krycia (MWK) ma maks. 24 cm. Wynika to z faktu, że najczęściej wysokość krokwi stosowanych w budynkach mieszkalnych wynosi od 18 do 20 cm, a pianki OKPUR są nałożone nad nimi na 2–4 cm. Jeżeli gdzieś jest ich więcej, jest to wyjątek, który nie zmienia konieczności przeanalizowania, jak taka grubość spełnia wymogi WT [3]. Taka analiza musi uwzględniać cel i intencje ustawodawcy, który określa w WT maksymalną wartość współczynnika przenikania ciepła U_C(max) [W/(m²·K)], którego dopuszczalna obliczeniowa wartość od 2021 r. dla dachów wynosi U_C(max) = 0,15 W/(m²·K). 

Warto i trzeba podkreślić, że jest to wartość obliczeniowa, która jest wyliczana według metody zawartej w normach PN-EN ISO 6946:2017 [4] i PN EN ISO 14683:2017 [5]. Celem ich obligatoryjnego stosowania, opisanym w tych normach, jest porównywanie projektowanych konstrukcji po to, aby uzyskać optymalny układ materiałowy o określonych parametrach teoretycznych. Jednak często popełnianym błędem jest obliczanie współczynnika przenikania ciepła U, wykorzystując deklarowane wartości współczynnika przewodzenia ciepła λ lub publikowane przez producentów materiałów budowlanych. Natomiast powinno się wykorzystywać wartości obliczeniowe określone w normie PN-EN 12524:2003 [6]. 

Przy takiej niepoprawnej praktyce w obliczeniach współczynnika U stosuje się deklarowane współczynniki przewodzenia ciepła λ_d [W/(m·K)] 

wyznaczone w stanie suchym stosowanych termoizolacji. Wartość deklarowana λ_d ustalona jest na podstawie wyników badań i poddana analizie statystycznej przy poziomie ufności 90% [7]. 

Wynika to z konieczności stosowania jednakowych parametrów pomiarowych dla wszystkich badanych materiałów. Wartość deklarowana powinna służyć kontroli jakości produkcji i określać wartość odpowiadającą warunkom laboratoryjnym. Natomiast w rzeczywistości wilgotność stosowanych termoizolacji jest zdecydowanie większa i zależna od warunków panujących na budowie, a później w eksploatacji, oraz od cech użytych termoizolacji. W związku z tym bardzo ważna jest zależność współczynników przewodzenia ciepła λ [W/(m·K)] od ilości wody zawartej w tych termoizolacjach. Taki zestaw w postaci wykresu opublikowałem w poprzednim artykule [1], 

ale prezentował tą zależność dla betonu komórkowego, wełny mineralnej i polistyrenu (PS). Jak wiadomo, styropian jest ekspandowaną odmianą spienionego polistyrenu (EPS) i jako taki może mieć trochę inną charakterystykę, jak na wykresie z RYS. 1. 

Ten wykres wykonano na podstawie badań przeprowadzonych na płytach warstwowych o różnych wsadach termoizolacyjnych o grubości 8 cm. Są tam: wełna mineralna, styropian (EPS) i poliuretan. Trzeba wyjaśnić, że pojęcie „poliuretan” w wielu krajach europejskich oznacza sztywną piankę poliuretanową o cechach (λ od 0,022 do 0,040 W/(m·K)), które w Polsce przypisujemy zamkniętokomórkowym piankom poliuretanowym (ZKPUR). O wielkości λ [W/(m·K)] decyduje rodzaj gazów spieniających i wypełniających sztywne pianki termoizolacyjne. Jak się okazuje, bardzo trudno jest zdobyć informacje o zależności współczynnika przewodzenia ciepła λ [W/(m·K)] od zawartości wody w OKPUR. Jednak przez oczywistą analogię dotyczącą budowy pianek OKPUR i styropianu oraz podobnych wielkości współczynników λ, można założyć podobną dla obu materiałów zależność izolacyjności cieplnej od ilości wody. Dzięki temu, na podstawie RYS. 1, będzie można przeprowadzić szacunkowe porównanie praktycznych własności OKPUR i wełny mineralnej. Jak widać na RYS. 1, wełny przy wzroście wilgotności od 0 do 1% zwiększają przewodzenie ciepła o 75% (z 0,04 do 0,07 W/(m·K)). Tymczasem na budowach, a potem w przegrodach budowlanych zawartość wody osiąga dużo większe wartości. 

Nie sięgając do takich drastycznych przypadków jak ten z FOT. i nie wchodząc w niełatwe przeliczanie wilgotności bezwzględnej i objętościowej (ramka), do dalszych rozważań można przyjąć zawilgocenie termoizolacji na poziomie 5% zawartości objętościowej wody. Okazuje się, że przy takim zawilgoceniu wełna mineralna zwiększa przewodzenie ciepła o 90–95% (prawie dwukrotnie), a pianki OKUR tylko o 10–15%. To jest duża różnica, która może mieć wpływ na koszty energii zużywanej na ogrzewanie budynków. Tego nie da się pominąć przy praktycznym porównywaniu, ale nie jest zauważalne przy obligatoryjnych wyliczeniach współczynnika U_C(max) [W/(m²·K)].

Następnym niezauważalnym, ale ważnym czynnikiem wpływającym na najważniejszy dla termoizolacji parametr, czyli na współczynnik λ [W/(m·K)], jest temperatura (RYS. 2). Wzrost przewodzenia ciepła pod wpływem wzrostu temperatury dotyczący najczęściej stosowanych termoizolacji jest istotny latem, gdy coraz częściej używamy klimatyzatorów. Stosowane dawniej w Polsce założenie, że jeżeli dach jest dobrze izolowany, to ma małe straty ciepła zimą i nie nagrzewa się zbyt mocno latem, straciło zastosowanie z powodu ewidentnego wzrostu temperatur. Zmiany klimatyczne tłumaczą, czemu coraz więcej budynków i mieszkań ma klimatyzatory. Jak widać na RYS. 2 (aproksymacja wartości powyżej +30°C), najmniejsze zmiany dotyczą płyt PIR, a jeżeli uznamy, że EPS i OKPUR mają podobne własności, to okaże się, że oba te materiały mają korzystniejsze zmiany wielkości (o 25% przy 70°C) współczynnika λ [W/(m·K)] niż wełna, która zmniejsza znacząco (o ponad 45% przy 70°C) izolacyjność pod wpływem zwiększającej się temperatury. Na RYS. 2 górna temperatura termoizolacji sięga 70°C, ale nawet w dobrze wentylowanych dachach latem osiąga bez trudu 80°C. Tak więc w obecnych czasach to może być istotna przewaga pianek OKPUR1 nad wełnami mineralnymi. To może mieć znaczenie dla ilości energii pochłanianej przez klimatyzatory, tym bardziej gdy podgrzaniu ulegnie zawilgocona wełna. Wtedy spadki jej izolacyjności będą zdecydowanie większe niż OKPUR.

Jeżeli dodamy do tego stale powtarzaną zaletę OKPUR, czyli ich większą szczelność powietrzną, to okaże się, że nie bez powodu ten nowy typ termoizolacji jest już popularny. Niestety, po zebraniu doświadczeń przez użytkowników, wszystkie wymienione atuty mogą odejść w niepamięć, jeśli pianka OKPUR zostanie zaaplikowana bez paroizolacji. Odnotowywane są już bowiem przypadki zauważalnego zawilgocenia pianek OKPUR po okresie 7–10 lat, spowodowane brakiem osłony z paroizolacji.

Literatura

1. K. Patoka, „Piankowe termoizolacje poliuretanowe w dachach pochyłych cz. 2”, „IZOLACJE” 5/2026 s. 64–69.
2. K. Patoka, „Badania połączenia MWK z natryskowymi piankami PUR”, „Materiały Budowlane” 12/2023.
3. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 14 listopada 2017 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2017 r., poz. 2285).
4. PN-EN ISO 6946:2017-10, „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania”.
5. PN EN ISO 14683:2017-09, „Mostki cieplne w budynkach. Liniowy współczynnik przenikania ciepła. Metody uproszczone i wartości orientacyjne”.
6. PN-EN 12524:2003, „Materiały i wyroby budowlane. Właściwości cieplno-wilgotnościowe. Tabelaryczne wartości obliczeniowe”.
7. J. Żurawski, „Wartości deklarowane i obliczeniowe parametrów izolacyjnych materiałów budowlanych”, „IZOLACJE” 3/2015.