Co jest lepsze: ocieplenie pianą PUR czy wełną?

Są to materiały służące do termoizolacji domów. Stosuje się je na fundamentach, podłogach, elewacji, ścianach wewnętrznych, na stropie i na dachu.

Piana PUR, a inaczej: piana poliuretanowa, to wynik wymieszania dwóch składników. Podczas ich natryskiwania (przy określonej wilgotności, temperaturze, ciśnieniu i proporcjach) dochodzi do reakcji chemicznych i fizycznych, w wyniku czego po kilku sekundach następuje wypienienie. Wyróżnia się dwa rodzaje pianki: zamkniętokomórkową i otwartokomórkową. W tym artykule będziemy wyraźnie rozdzielać cechy każdej z nich.

Wełna mineralna to w rzeczywistości dwa różniące się materiały: wełna skalna i szklana. Pierwsza powstaje z roztopionych kawałków skał, które następnie są rozwłókniane, a dalej prasowane i cięte. Podobnie wygląda proces powstawania wełny ze szkła, jednak tutaj używa się głównie stłuczki szklanej i piasku, a włókna są układane warstwowo.

Bardzo duże różnice technologiczne między wymienionymi rodzajami termoizolacji sprawiają, że należy uściślić pojęcie izolacji termicznej.

Natryskiwana piana poliuretanowa to tak naprawdę kompletna usługa, w wyniku której temperaturę w domu stabilizuje materiał izolujący. Ze względu na użyte składniki chemiczne i zaawansowane urządzenia natryskowe nie można oddzielić od siebie piany i usługi jej nanoszenia. O tym, w jaki sposób wygląda natryskiwanie piany PUR, pisaliśmy w artykule o nowoczesnej termoizolacji – warto przypomnieć sobie szczegóły.

W przypadku nakładanej ręcznie wełny należy osobno brać pod uwagę zakup materiałów (wełna i dodatki niezbędne do montażu) i usługę montażu. Płyty lub rozwinięte maty układa się na płaszczyźnie, umieszcza między krokwiami albo przykleja do ściany. Fragmenty przycina się i kształtuje, aby wpasowały się w przestrzenie lub pomiędzy elementy znajdujące się w przegrodzie (rury, przewody, otwory). Wełnę należy zabezpieczyć przed przesuwaniem i osuwaniem, dlatego stosuje się sznurki, wkręty i kleje.

Ze względu na sposób nanoszenia izolacji pojawiają się istotne różnice w jej jakości.

Zawsze należy mieć na uwadze to, czym są piana PUR i wełna. W obu przypadkach stanowią termoizolację dla przegród budowlanych, a więc dla ścian, podłóg, stropu i dachu. Jest to ich główna funkcja, która musi działać sprawnie przez wiele lat.

O właściwościach termoizolacyjnych decydują właściwości materiału, a nie jego grubość albo warunki zewnętrzne. Parametr, który informuje, jakie są właściwości izolacyjne, to lambda wyrażana grecką małą literą λ. Jest to tak zwany współczynnik przewodzenia ciepła. Na przykład styropian może mieć wartość λ równą 0,045 W/mK. Im niższa liczba, tym lepsze są właściwości izolacyjne materiału.

Trzeba wspomnieć też o innym ważnym parametrze: o współczynniku przenikania ciepła (U). Oba parametry szczegółowo wyjaśnia artykuł poświęcony właśnie zagadnieniu przenikania ciepła. Jego istotność wynika stąd, że dużo uwagi poświęca się mu w dyrektywach Unii Europejskiej. I w przeciwieństwie do lambdy można go poprawiać, zwiększając grubość izolacji. Dlatego albo kosztowna i gruba warstwa, albo izolacja materiałem o jak najlepszej lambdzie.

Sprawdziliśmy współczynniki lambda dla: wełny niskiej klasy, wełny wysokiej klasy, piany otwartokomórkowej i piany zamkniętokomórkowej. Posłużyliśmy się informacjami powszechnie dostępnymi w Internecie, a kryterium wyboru były dane na temat popularności danego produktu.

• wełna szklana niższej klasy: 0,039 W/mK,
• wełna mineralna wysokiej klasy: 0,030 W/mK,
• piana PUR otwartokomórkowa: 0,034–0,038 W/mK,
• piana PUR zamkniętokomórkowa: 0,020–0,023 W/mK.

Do uzyskania przewodności cieplnej piany zamkniętokomórkowej potrzebna jest o 50% grubsza (niż piany) warstwa wełny mineralnej wysokiej klasy. 

Oprócz parametrów izolacji ważna jest również jej szczelność. W przypadku jej braku dochodzi do utraty ciepła. Miejsca, w których następuje niepożądane przenikanie energii cieplnej, a więc wychładzanie pomieszczenia, to mostki termiczne. Do ich powstania dochodzi, gdy termoizolacja:

• nie jest ciągła, ma szczeliny lub otwory,
• jest nierówna, to znaczy miejscami cieńsza,
• ma w sobie materiały o gorszym współczynniku przewodzenia ciepła (np. wkręt w płycie wełnianej),
• nie przylega szczelnie do podłoża.

Konsekwencje istnienia mostków to:

• rozwój pleśni,
• skroplona para wodna na szybach, ścianach i w narożnikach,
• obniżenie skuteczności warstwy izolującej,
• uszkodzenie całej przegrody (ściany, sufitu).

Kluczowy okazuje się sposób nanoszenia materiału izolującego.

Piana PUR zawsze nanoszona jest natryskowo. Dzięki temu, że w kilka sekund zwiększa swoją objętość ponad 100-krotnie, może dotrzeć do każdej szczeliny, otworu, nierówności i innej trudno dostępnej przestrzeni. Ponadto tworzy ona jednolitą i bezspoinową warstwę o jednakowej grubości.

Materiał w postaci płyt wełnianych wymusza powstawanie szczelin pomiędzy płytami lub na styku izolatora i krokwi. W przypadku zbyt mocnego naciśnięcia na płytę powstaje odkształcenie i spłycenie warstwy ocieplenia. Płyty są do siebie przyklejane, przewierca się je, czasami układa się cieńsze warstwy, którymi przykrywa się rury. To są miejsca powstawania mostków termicznych.

Izolacja w postaci płyt oznacza nieuchronne powstawanie licznych mostków termicznych. 

Drewniana konstrukcja dachu traci wytrzymałość z biegiem lat. Krokwie w starszym budownictwie są częściej narażone na uszkodzenia lub zniszczenie. Ryzyko to może pogłębiać gęstość, a więc ciężar izolacji nałożonej na dach. Sprawdziliśmy gęstość omawianych materiałów izolacyjnych:

• piana otwartokomórkowa – od 7 do 12 kg/m3,
• piana zamkniętokomórkowa – 33–55 kg/m3,
• tańsza wełna mineralna – od 11 kg/m3,
• najdroższa wełna – nawet 150 kg/m3.

W przypadku dachu o powierzchni 150 m2 i grubości piany 30 cm:

• piana otwartokomórkowa będzie ważyć 315–540 kg,
• piana zamkniętokomórkowa będzie ważyć 1485–2475 kg (to około 3 razy grubsza warstwa niż potrzeba – podajemy ją ze względów porównawczych),
• tania wełna mineralna będzie ważyć od 495 kg (i więcej),
• najdroższa wełna może ważyć nawet 6750 kg.

Oczywiście nie ma obowiązku wybierania najdroższej i najcięższej wełny, w dodatku o grubości 30 cm. Głównym kryterium zawsze muszą być wartości parametru U zawarte w tak zwanych przepisach WT. Wybór gorszego rozwiązania to kompromis pomiędzy wartością jednorazowej inwestycji a komfortem życia i wysokością regularnych opłat za ogrzewanie.

Pewne jest natomiast, że zbyt duży ciężar termoizolacji może być niebezpieczny w przypadku starszych domów. 

Lekka piana PUR nie jest żadnym obciążeniem dla nowego budynku. Dla domu modernizowanego stanowi dodatkową korzyść, ponieważ nowa piana będzie lżejsza niż stara wełna.

Budowa domu może trwać wiele miesięcy, dlatego termoizolacja w przypadku nowego budownictwa zazwyczaj nie stanowi problemu, nawet jeżeli miałaby zająć kilka tygodni. Jednak w przypadku termomodernizacji, a więc wymiany ocieplenia w już istniejącym domu, czas może mieć znaczenie.

Natryśnięcie piany poliuretanowej na dach o powierzchni 150 m2 zajmuje 1 dzień. Do tego należy doliczyć 48 godzin na to, żeby pianka uzyskała pełnię swoich parametrów. To realny czas uwzględniający zabezpieczenie kątów, nierówności, szczelin i elementów wymagających osłonięcia przed pianą.

Nałożenie wełny mineralnej na taki sam dach zajmuje średnio 7 dni. Tempo prac wyraźnie rośnie podczas ocieplania ścian, a maleje przy oknach i krawędziach ścian. Żeby przyspieszyć pracę, należałoby zatrudnić więcej osób.

W niektórych przypadkach czas wymagany do ocieplenia domu może mieć znaczenie. Natryskiwanie piany jest kilkakrotnie szybsze niż nakładanie wełny.

Aspekty dotyczące zdrowia w kontekście stosowanych materiałów do izolacji są kluczowe dla każdego inwestora. Trudno oczekiwać, żeby ktokolwiek wybrał ocieplenie skuteczne i jednocześnie negatywnie wpływające na zdrowie.

Piana PUR jest bezpieczna dla zdrowia. Atesty potwierdzają, że piana jest wolna od jakichkolwiek toksyn. Nie zmieniają tego upływ lat, działanie słońca, mrozu i innych czynników. Może mieć kontakt ze skórą i z jedzeniem – bardzo często tak się dzieje na przykład po izolacji pianą obory.

Przyjmuje się, że wełna mineralna nie wywołuje raka ani innych chorób. Jednak coraz więcej osób (w tym badaczy naukowych) wskazuje na niebezpieczny dla zdrowia pył, który unosi się w powietrzu podczas przechowywania i nakładania wełny, powodując problemy zdrowotne.

Wpływ pyłu z wełny mineralnej na zdrowie jest dyskutowany w świecie nauki i budzi kontrowersje. 

Bez wątpienia producenci piany i wełny dokładają wielu starań, żeby materiały termoizolacyjne miały coraz mniejszy wpływ na środowisko. Ten wpływ należy rozpatrywać na kilka sposobów.

Bezpośredni wpływ na środowisko

Działalność zakładów przemysłowych zawsze pozostawia po sobie ślad węglowy. Jednak dzięki wysiłkom właścicieli przedsiębiorstw i Unii Europejskiej jest on coraz mniej wyraźny. Dotyczy to zarówno zakładów produkujących wełnę mineralną, jak i komponenty piany poliuretanowej.

Sam materiał izolacyjny nie ma bezpośredniego wpływu na środowisko naturalne.

Recykling

Piana PUR w około 10% powstaje ze zmielonych butelek po napojach. Ponowne użycie odzyskanego plastiku bez wątpienia ma pozytywny wpływ na ilość zalegających odpadów plastikowych.

Wełna szklana wykorzystuje stłuczkę szklaną – materiał, który można przetwarzać w wielu branżach. A wełna skalna powstaje z niektórych rodzajów skał i nie ma tam zastosowania idea recyklingu.

Upcykling

Niektórzy producenci wełny skalnej używają do jej produkcji odpadów powstających w innych procesach przemysłowych, na przykład żużel z przemysłu metalowego lub osady pochodzące z oczyszczalni ścieków.

Odzysk materiałów

Materiał termoizolacyjny natryśnięty lub nałożony na przegrodę budowlaną jest termoizolacją dla budynku, a w przypadku np. rozbiórki staje się odpadem. Jednak częściowo można go wykorzystać ponownie. Odzyskany budulec jest rozdrabniany, a następnie może zostać użyty jako nadmuchiwany materiał izolacyjny.

Piana PUR nadaje się świetnie do tego celu. Jej parametry pozostają niezmienne przez wiele lat. Po odcięciu części zanieczyszczonej pozostaje pierwszej klasy materiał gotowy do zmiany w granulat.

Wełna nie nadaje się do rozdrobnienia i ponownego wykorzystania ze względu na nasiąkliwość wodą, co nie zmienia faktu, że istnieją na rynku takie produkty.

Należy rozpatrywać osobno parametry techniczne i zachowanie kształtu. Pierwsza z nich informuje o tym, czy zadeklarowane przez producenta właściwości materiału pogarszają się z biegiem lat. Druga wskazuje na to, czy upływ czasu przekłada się na zmianę kształtu (np. grubości) danego materiału.

Międzynarodowa norma potwierdza niezmienność parametrów piany przez co najmniej 25 lat. Są to między innymi przewodność cieplna i odporność na ściskanie. Jako materiał o wiele nowszy od wełny piana wciąż gromadzi dane potwierdzające stałość parametrów przez dłuższy czas. Doświadczenia producentów każą przypuszczać, że nawet po 50 latach pianka zachowa swoje właściwości.

W przypadku wełny mineralnej nie ma takich danych. Część informacji zawiera Deklaracja Właściwości Użytkowych tworzona przez danego producenta wełny, a pozostałe właściwości są niemożliwe do zadeklarowania ze względu na to, że zależą od jakości prac izolacyjnych.

Można natknąć się na zapis o wełnie, że „zachowuje ona trwałość i właściwości termiczne nawet po 55 latach”. To wynik pojedynczego badania Europejskiego Stowarzyszenia Producentów Izolacji, którego członkami (według strony WWW) są wyłącznie producenci wełny i styropianu1. W roku 2016 oceniano stan wełny w 7 budynkach użytkowanych przez 20–55 lat2 (4 elewacje i 3 dachy).

Wnioski dotyczyły zachowywania trwałości i właściwości termicznych. Według słownika trwałość to „cecha czegoś, co jest przeznaczone do użytku przez dłuższy czas ze względu na swą wytrzymałość”. A właściwości termiczne to przewodność cieplna. Obserwacja nie wspomina o osiadaniu wełny, co oznacza coraz większe szczeliny między płytami wełny, coraz cieńszą warstwę i osuwanie się izolatora na dachu skośnym.

Jeżeli materiał izolacyjny osiada, to nie spełnia on swojej funkcji.

Piana zamkniętokomórkowa jest całkowicie niewrażliwa na działanie wilgoci. Oznacza to, że:

• nie nasiąka wilgocią,
• nie przepuszcza wilgoci,
• nie sprzyja rozwojowi pleśni (warunkiem jej rozwoju jest między innymi duża wilgotność).

Nawet po naruszeniu jej struktury i zanurzeniu w wodzie na dobę nie nabierze wody.

Piana otwartokomórkowa jest materiałem otwartym dyfuzyjnie: przewodzi wilgoć, nasiąka nią, a następnie oddaje do otoczenia. Po wyschnięciu odzyskuje wszystkie swoje parametry.

Wełna skalna i wełna szklana łatwo nasiąkają wodą. Mokra wełna wyraźnie traci właściwości termoizolacyjne. Po wyschnięciu ulegają one poprawie, ale nie powracają do oryginalnej wartości (w wyniku zmniejszenia się grubości materiału). Każdorazowo zwiększenie masy wełny (na przykład pod wpływem nabrania wody) przyspiesza jej osiadanie.

Pod wpływem wody proces osiadania wełny może przyspieszać. 

Przebadana zgodnie z normą PN-EN 13823 otwartokomórkowa piana Purios E uzyskała klasyfikację w zakresie reakcji na ogień B-s1, d0. Oznacza to materiał niezapalny, który nie wytwarza dymu ani płonących kropel/cząstek. Zamkniętokomórkowa piana Purios HO uzyskała klasyfikację B-s2, d0, jest więc niezapalna, częściowo wytwarza dym i nie wywołuje płonących kropel ani cząstek.

Norma dotycząca uformowanej wełny mineralnej to PN-EN 13162. Według niej wełna skalna i wełna mineralna uzyskują klasy niepalności A1 lub A2, co oznacza, że warunkach występujących w obiektach budowlanych są to materiały niepalne.

Opisywane materiały termoizolacyjne utrudniają rozprzestrzenianie się ognia.

Paroprzepuszczalność wskazuje na ilość wody, którą dany materiał jest w stanie przepuścić przez swoją powierzchnię. W przypadku izolacji oznacza to, ile wody (pod postacią pary) może wniknąć z jednej strony i znaleźć ujście z drugiej.

Przede wszystkim trzeba pamiętać, że:

• izolacja termiczna to rozwiązanie regulujące temperaturę, a nie wilgotność,
• wysoka paroprzepuszczalność może okazać się największą wadą.

Piana PUR zamkniętokomórkowa ma współczynnik oporu dyfuzyjnego wynoszący nawet 75,8 g/m2/24h. To bardzo wysoki parametr. Paroizolacje mają współczynnik µ wynoszący 100 i więcej.

Piana otwartokomórkowa ma ten sam parametr na poziomie 4,65–5,35 g/m2/24h, dlatego określa się ją jako materiał otwarty dyfuzyjnie (umożliwiający przenikanie gazów, w tym pary wodnej).

Wełna mineralna ma współczynnik oporu dyfuzyjnego wynoszący 1 – tyle co powietrze. Tym samym jest materiałem o maksymalnych właściwościach przepuszczających parę wodną.

„Oddychające ściany” to jeden z trendów we współczesnym budownictwie. Są jednak dwa potencjalne i bardzo ważne problemy takiego rozwiązania:

• materiał, który nasiąka wodą, staje się ciężki i mało wydajny termoizolacyjnie,
• muszą zostać spełnione warunki pozwalające na odprowadzanie wilgoci na zewnątrz.

Mokra wełna do czasu wyschnięcia ma gorsze przewodnictwo cieplne, a zwiększona masa przyspiesza jej zbijanie się. Ponadto jeżeli zewnętrzne warstwy ściany nie zostaną wykonane z odpowiednich materiałów, to wilgoć pozostanie w wełnie, nie mogąc znaleźć ujścia.

O wpływie wilgoci na rozwój pleśni, która może zniszczyć izolację wełną, pisaliśmy wyżej.