Od wielu lat są w Polsce stosowane natryskowe piany poliuretanowe (PUR) w charakterze termoizolacji dachów pochyłych. Z reguły nakłada się je od strony poddasza, między krokwiami, od spodu warstw wstępnych po ułożeniu pokrycia dachowego. Dekarze zbierają na ich temat różne opinie, a z powodu stałego wzrostu popularności tego materiału otrzymuję od kolegów sporo pytań.
Tekst KRZYSZTOF PATOKA
Wątpliwości wynikają zapewne z jednoczesnego wzrostu popularności płyt termoizolacyjnych wykonanych również z piany poliuretanowej, ale o zmienionym składzie (PIR) i zmodyfikowanych właściwościach. W skrócie płyty tego typu nazywane są termoizolacjami PIR. Skrót ten oznacza materiał nazywany poliizocyjanuratem, którego skład jest oparty o poliuretany, między innymi z dodatkami uniepalniającymi. Płyty PIR układa się najczęściej w charakterze termoizolacji nakrokwiowych, ale również w układach międzykrokwiowych (możliwe są również podkrokwiowe). W związku z tym warto zebrać podstawowe informacje dotyczące tych dwóch podobnych materiałów (pianek z PUR), ale jednak mocno różniących się między sobą.
Różnice między pianami otwartokomórkowymi i zamkniętokomórkowymi
Główna i podstawowa różnica polega na tym, że piany natryskiwane od strony poddaszy są otwartokomórkowe (OKPUR), a płyty PIR są zamkniętokomórkowe (ZK). Piany wytwarza się na budowie (określa się to techniką in situ), a płyty PIR powstają w fabrykach w długich tunelach (minimum 10 m), gdzie proces ich powstawania przebiega pod pełną kontrolą, dotyczącą temperatury, ciśnienia i innych parametrów dysz natryskowych. Również surowiec (PUR) jest inny. Płyty są wytwarzane w kilku odmianach okładzin, które izolują pianę na dwa sposoby: nie wypuszczają gazów, jakie wypełniają pianę tworzącą płyty po ich powstaniu, a później stanowią dodatkową barierę dla powietrza i pary wodnej napływających z zewnątrz (z atmosfery) w czasie magazynowania i po ich ułożeniu.
Warto dodać, że istnieją również zamkniętokomórkowe (ZKPUR) piany natryskowe, które można nakładać na budowie. Różnica między nimi jest taka, że ZKPUR powstają z odmiennych w składzie chemikaliów i muszą być nakładane cienkimi warstwami, na które można natrysnąć następną warstwę po ukształtowaniu się i wyschnięciu poprzednio nałożonej. Liczba warstw zależy od izolacyjności, jaką się chce uzyskać. Trzeba dodać, że grubość każdej warstwy rośnie w trakcie jej utwardzania. Gdyby nakładać piany ZKPUR na dachy pochyłe w celu uzyskania wymaganej obecnie izolacyjności (określanej w WT jako zalecany współczynnik UUC(max) = 0,15 W/(m2K)), to trzeba by natrysnąć około 9 warstw. Trwałoby to dużo dłużej niż jednokrotny natrysk bardziej „puchnących” pianek OKPUR. Jednak grubość piany natryskowej ZKPUR byłaby mniejsza niż piany OKPUR z powodu jej dużo lepszej izolacyjności termicznej. Różnicę pokazuje tabela 1.
Jak widać OKPUR nie różni się co do izolacyjności termicznej od powszechnie stosowanej wełny mineralnej. Z czego więc wynika rosnąca popularność jednokrotnie nakładanych pianek natryskowych OKPUR zastępujących izolację termiczną z wełny mineralnej? Najprawdopodobniej zwycięża szybkość ułożenia i hasła marketingowe. Niektóre z nich są prawdziwe, a niektóre trochę naciągane.
Autentyczną zaletą pianek jest (oprócz szybkości ułożenia) szczelność ich powłoki. To zapewnia głównie szczelność powietrzną, która eliminuje straty ciepła wynikające z funkcjonowania groźnych i często występujących „przewiewów”. Jednak moim zdaniem piany natryskowe zawdzięczają popularność między innymi wadliwemu układaniu paroizolacji. W Polsce paroizolacje ciągle układa się nieszczelnie, co powoduje szybkie zawilgocenie wełny mineralnej i skutkuje obniżeniem jej termoizolacyjności. Jednak coraz częściej paroizolacje są układane prawidłowo i nawet powstały firmy specjalizujące się w tym, posługujące się odpowiednimi taśmami i klejami. Jeśli taka firma założy paroizolację na poddaszu ocieplonym wełną mineralną i z pokryciem wentylowanym oraz uszczelnionym wysokoparoprzepuszczalną membraną wstępnego krycia, to według mnie dach jest lepszy od ocieplonego pianką OKPUR. Dlaczego mogę tak twierdzić? Powodów jest kilka i trzeba je pokazać, aby Czytelnicy mieli możliwość wyrobienia własnej opinii.
Najważniejsze kryteria
Obiektywna ocena przydatności materiałów używanych do budowy dachów wymaga odpowiedniego doboru kryteriów oceny. Dla materiałów termoizolacyjnych ważne są oczywiście ich właściwości izolacyjne, które już zaprezentowałem w tabeli 1, ale oprócz nich dla dachów bardzo ważne są właściwości dotyczące dyfuzyjności, czyli intensywności/łatwości przepływu pary wodnej przez te materiały. Z tego powodu w tej samej tabeli 1 podałem wielkości współczynnika oporu dyfuzyjnego (μ), który jest określany jako wartość względna, bezwymiarowa, oznaczająca to, ile razy opór dyfuzyjny warstwy opisywanego materiału jest większy od oporu takiej samej warstwy powietrza w tych samych warunkach. Opór dyfuzyjny to opór, jaki opisywany materiał stawia przepływającej przez niego parze wodnej. Współczynnik μ porównuje tę własność w stosunku do powietrza (μpow = 1) i oznacza tyle, że jeżeli jego wielkość wynosi 3 dla piany OKPUR, to jej opór jest trzy razy większy niż opór powietrza dla przepływu pary wodnej. Dla orientacji: w celu dobrego wykorzystania współczynnika μ przy porównywaniu materiałów warto znać skalę jego wartości, bo wtedy łatwo jest według tych wartości podzielić te materiały na istotne dla dachu grupy (tabela 2).
Rola paroizolacji
Jednym z podstawowych tworzyw, z jakich wykonuje się paroizolacje jest polietylen (PE) i dla niego μ wynosi 10 tysięcy. Ile razy większy opór parze wodnej stawia folia PE niż pianka OKPUR? Łatwo policzyć, ale nie o to tu chodzi. Z zestawień w tabeli 1 i tabeli 2 jasno wynika, że na skali od 1 do
50 000 (dla bitumów), pianka OKPUR znajduje się tuż obok wełny mineralnej (i jeszcze innych materiałów termoizolacyjnych). Mniej paroprzepuszczalne są materiały drzewne (tarcica i OSB), a dopiero daleko, daleko za nimi są materiały paroizolacyjne (PE i bitum). Warto zwrócić uwagę na gips (i płyty gipsowo-kartonowe), który słynie z tego, że łatwo przejmuje i oddaje wilgoć napływającą z wnętrza pomieszczeń. Jego μ jest większe od μOKPUR. Takie zestawienie ma głęboki sens, ponieważ pokazuje jak działają poszczególne grupy zaprezentowanych materiałów budowlanych. Z tego porównania płynie oczywisty wniosek, że zastosowane w dachach piany OKPUR powinny mieć ułożoną pod sobą paroizoalcję. W takich dachach jest ona tak samo potrzebna jak w dachach ocieplanych wełnami i to z tych samych powodów. Głównym powodem jest łatwe przenikanie tych termoizolacji przez parę wodną. Tymczasem firmy natryskujące piany OKPUR nie zalecają stosowania paroizoalcji.
Wiadomo, że w systemach materiałowych stosowanych w przegrodach budowlanych wełna mineralna i wełna drzewna są zawsze osłaniane przez wyspecjalizowane produkty zapobiegające przewiewaniu tych termoizolacji (rys.1).
Współcześnie od strony zewnętrznej wełny są osłaniane przez wiatroizolacje w ścianach i membrany wstępnego krycia (MWK) w dachach. Od stronie wewnętrznej (od strony izolowanych pomieszczeń) układa się natomiast paroizolacje, które spełniają dwie funkcje: opóźniają przepływ pary wodnej i blokują przepływy powietrza do wełny. Dzięki temu, przewiewność – czyli cecha wełny polegająca na stosunkowo łatwym przechodzeniu przez nią powietrza – jest zaletą, a nie wadą. Zaleta ta polega na tym, że wełny łatwo pozbywają się pary wodnej, gdy przegroda ma po stronie zewnętrznej wysokoparoprzepuszczalną osłonę (w dachach MWK). Do takiego działania jest jeszcze potrzebna szczelina lub przestrzeń wentylacyjna nad MWK (lub za wiatroizolacją w ścianach).
Termoizolacja z piany natryśniętej na więźbę i warstwę wstępnego krycia nie jest tak łatwa do osłonięcia paroizolacją jak wełna. W informacjach zachęcających budujących do skorzystania z tego rodzaju termoizolacji wymienia się wysoką szczelność pianek, która eliminuje przewiewy i tym samym straty ciepła przez dach spowodowane tym zjawiskiem. To jest autentyczna zaleta pian, ponieważ natrysk umożliwia wykonanie powłoki szczelnie obejmującej wszystkie elementy konstrukcji ocieplanej przegrody. Jednak układając wełnę i zabezpieczając ją paroizolacją uzyskuje się ten sam efekt. Oszczędność spowodowana niestosowaniem paroizolacji jest autentyczna tylko dla pian zamkniętokomórkowych (ZO), ponieważ piany otwartokomórkowe (OK) też powinny być osłaniane przed dopływem pary wodnej. Bez tego para wodna penetruje piany, a to w naszym klimacie jest groźne. Dlaczego?
Specyfika działania wełny polega na tym, że powietrze przemieszcza się wewnątrz wełny i konwekcyjnie przenosi parę wodną w kierunku od ośrodka cieplejszego do chłodniejszego i dzięki temu wełna szybko przepuszcza parę wodną. Podobnie jest w pianach otwartokomórkowych z tą różnicą, że para wodna przemieszcza się wewnątrz nich wolniej. Porównując współczynniki oporu dyfuzyjnego można stwierdzić, że w pianach otwartokomórkowych para wodna wędruje od 2 do 3 razy wolniej niż w wełnie. Oznacza to, że wolniej wchodzi, wolniej przechodzi i wolniej wychodzi z tych pianek niż dzieje się to w wełnie. To, że wolniej wchodzi i wychodzi nie oznacza wcale, że ile wejdzie tyle też wyjdzie. Problemy generują zmienne warunki klimatyczne skutkujące powstawaniem skroplin w termoizolacjach i innych materiałach budowlanych, z których są zbudowane przegrody zewnętrzne.
W zimnych okresach roku oraz każdej nocy ciśnienie pary wodnej w cieplejszych wewnętrznych pomieszczeniach budynku jest zazwyczaj wyższe od ciśnienia pary wodnej znajdującej się w powietrzu na zewnątrz. Różnica ciśnienia pary prowadzi do przenikania wilgoci przez dachy i ściany od wewnątrz na zewnątrz. Czyli kierunek przepływu pary wodnej w naszym klimacie jest ściśle określony: od wewnątrz na zewnątrz.
Drugą stałą konsekwencją naszego klimatu jest powstawanie skroplin w termoizolacjach w ich strefie materiałów stykających się z zewnętrznymi warunkami atmosferycznymi wskutek spadków temperatur (w okresie grzewczym i nocami). Warto to sobie przypomnieć, ponieważ w natryskowych termoizolacjach piankowych nie montuje się paroizolacji. Z tego powodu wiadomo, że od strony wewnętrznej para wodna stale w nie wchodzi (cały rok), ale wychodzi tylko wtedy, gdy temperatury zewnętrznej strony tej piany pozwalają na istnienie pary wodnej. Z oczywistych, określonych zgrubnie proporcji czasu wchodzenia do czasu wychodzenia pary wodnej z pianek, w naszym klimacie wynika, że bez paroizolacji więcej pary wchodzi do tej termoizolacji niż z niej wychodzi. To jest oczywiste, a określenie ilości gromadzonej pary i czasu zawilgocenia dachów bez paroizolacji jest trudne z powodu zależności tego zjawiska od wielu czynników. Czas pojawienia się uszkodzeń drewna będzie więc w takich dachach różny, ale wiadomo, że są to okresy wieloletnie i bardzo zróżnicowane (od 5 do 20 lat).
Liczba warstw piany PUR
Można by przypuszczać, że natryśnięcie piany OKPUR i ułożenie paroizolacji zlikwidowałoby problem. Jest to do zrobienia, ponieważ na te termoizolacje (i inne też) można natrysnąć utwardzające się płynne folie paroizolacyjne, które znakomicie leżą na piankach. Jednak to nie rozwiąże jeszcze jednego problemu związanego z tymi termoizolacjami. Ich jednokrotne natryśnięcie skutkuje bowiem uzyskaniem warstwy izolacyjnej o zmiennej grubości (rys. 2) zależnej od wysokości krokwi. W ten sposób można natrysnąć warstwę o wysokości około 20 cm z kilkucentymetrową osłoną samych krokwi. Przy izolacyjności pianek OKPUR wynikającej z ich współczynnika przewodzenia ciepła λ = 0,035-0,038 W/(mK), można uzyskać obliczeniowy współczynnik przenikania ciepła na poziomie większym niż 0,18 W/(m2K), a od 1 stycznia 2021 obowiązuje UC(max) = 0,15 W/(m2K). Czyli natryśnięte jednowarstwowo piany OKPUR nie spełniają wymogów prawnych. Powstaje pytanie: kto za to odpowiada? Nie dekarze, jeżeli nie uczestniczyli w procesie decyzyjnym. Według ustawy Prawo budowlane odpowiadają za taką wadę te osoby spośród wymienionych: inwestor, projektant i kierownik budowy, które postanowiły o zastosowaniu za cienkiej warstwy termoizolacyjnej. Natomiast istnieją dowody na to, że wady natrysku powodowały skutki, przypisywane (jako domniemanie) złej jakości prac dekarskich. Warto dodać, że można natrysnąć dwie warstwy OKPUR, ale wymaga to dodatkowych elementów nośnych (na przykład siatki) i czasu, bo pierwsza warstwa musi się ustabilizować i odgazować.
Bibliografia:
[1] BING Federation of European Rigid Polyurethane Foam Associations. Thermal insulation materials made of rigid polyurethane foam (PUR/PIR). Properties – Manufacture. 10.2006. Report nr 1.
[2] PN-EN 14318-1: 2013-06 – Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie – Wyroby ze sztywnej pianki poliuretanowej (PUR) i pianki poliizocyjanurowej (PIR) formowane przez dozowanie in situ – Część 1: Specyfikacja systemu dozowania sztywnej pianki przed zastosowaniem.
[3] Strona internetowa SIPUR.
KRZYSZTOF PATOKA
Ekspert z wieloletnim doświadczeniem; członek Polskiego Stowarzyszenia Dekarzy; rzeczoznawca SITPMB przy NOT. Autor publikacji w magazynach branżowych oraz współautor „Wytycznych dekarskich” oraz „Słownika terminów i nazw dekarskich” .
