Styropian w systemach ociepleń

Odpowiednie parametry styropianu można dobrać zależnie od przeznaczenia – do ocieplania podłóg, fundamentów czy dachów (płaskich i skośnych), a przede wszystkim elewacji. Płyty styropianowe wyróżniają się bardzo dobrymi właściwościami izolacyjnymi i mechanicznymi oraz – w przeciwieństwie do innych materiałów termoizolacyjnych, które są hydrofobizowane (próbuje się je zabezpieczyć technologicznie przed wodą) – są naturalnie odporne na działanie głównych wrogów izolacji cieplnej: wody i pary wodnej oraz ognia (materiał samogasnący). Styropian także jest ekologiczny: nie pyli, nie zawiera szkodliwych dla zdrowia formaldehydów, żywic (ani innych niebezpiecznych substancji chemicznych stosowanych w niektórych izolacjach), dlatego wytwarza się z niego również opakowania do przechowywania oraz podawania żywności i napojów. Ponadto styropian jako materiał lekki jest łatwy do transportu jak również przyjazny w montażu: nie wymaga od wykonawcy stosowania żadnych środków zabezpieczających (odzieży ochronnej, masek przeciwpyłowych, okularów chroniących oczy przed szkodliwym działaniem pyłu) – nawet podczas cięcia i szlifowania. Płyty można zarówno dowolnie ciąć, jak też korzystać z gotowych profili styropianowych o różnorodnych kształtach.

Obecnie w Polsce udział systemów ETICS (systemów izolacji cieplnej ścian zewnętrznych budynków) opartych na styropianie sięga prawie 90%, a w Europie – 80%.

Styropian jako element systemu

W systemach ociepleń powinny być stosowane płyty styropianowe odpowiedniego rodzaju. Poziomy wymagań dla styropianowych płyt fasadowych określone są w zależności od formalnego dokumentu odniesienia, na podstawie którego wprowadza się system ociepleń do obrotu. Może to być aprobata techniczna, jeżeli mówimy o rynku krajowym, może to być europejska ocena techniczna, jeżeli chodzi o rynek europejski, lub czasem także niezharmonizowana norma przedmiotowa.

Z punktu widzenia wytrzymałości mechanicznej fasadowych płyt styropianowych najważniejsza jest ich odporność na rozrywanie (TR), która powinna wynosić co najmniej 80 kPa. Polskie Stowarzyszenie Producentów Styropianu (PSPS) do systemów ociepleń rekomenduje płyty z wytrzymałością na poziomie minimum 100 kPa (na rynku są nawet dostępne wyroby z TR wartości 150 kPa). Warto nadmienić, że fasadowe płyty styropianowe wyróżniają się kilkakrotnie wyższą wytrzymałością na rozrywanie niż np. płyty z wełny mineralnej, dla których takie poziomy odporności na rozrywanie są nieosiągalne.

Choć formalnie nie jest to wymagane, w ofercie wielu producentów płyt styropianowych znaleźć można również styropian fasadowy dodatkowo charakteryzujący się poziomem naprężeń ściskających CS(10) wartości co najmniej 70 kPa. Im wyższa odporność na ściskanie płyt, tym mniejsza podatność całego systemu na ewentualne uszkodzenia mechaniczne, np. wgniecenia.

Płyty styropianowe wykorzystywane w ETICS powinny ponadto charakteryzować się klasą reakcji na ogień co najmniej E (co jest standardem dla tego wyrobu), powinny być też określonej grubości, spełniającej wymagania przepisów w zakresie ochrony cieplnej, z uwzględnieniem wszystkich mostków termicznych. Grubość płyt styropianowych w systemach ociepleń musi wynikać z prawidłowo przeprowadzonych obliczeń, uwzględniających obliczeniową wartość współczynnika przewodzenia ciepła styropianu, jak również uwzględniających wpływ wszystkich mostków termicznych występujących na fasadzie tak, by spełnione były co najmniej wymagania określone w warunkach technicznych.

Najważniejszym kryterium doboru styropianu (i każdego innego materiału do termoizolacji) jest współczynnik przewodzenia ciepła, tzw. lambda (λ), decydujący o izolacyjności cieplnej (im niższa wartość λ, tym lepszym izolatorem jest wybrany materiał). Na etykiecie styropianu należy szukać informacji o tzw. lambdzie deklarowanej (λ_D). Inne stosowane na paczkach określenia współczynnika przewodzenia ciepła mają zazwyczaj charakter marketingowy i mogą wprowadzać w błąd co do rzeczywistych właściwości wyrobu.

Wartości lambdy dla dostępnych na polskim rynku odmian styropianu zawierają się w przedziale od 0,045 do 0,030 W/mK. Mając na uwadze przewidziane w naszym kraju wymogi w zakresie energooszczędności budynków, PSPS zaleca, by do ocieplania ścian zewnętrznych stosować styropian z lambdą nie niższą niż 0,040 W/mK. Taka wartość współczynnika przewodzenia ciepła zapewnia optymalny stosunek izolacyjności styropianu do jego grubości. Poza tym większość producentów posiada już w ofercie styropian szary o obniżonej w stosunku do wyrobów białych lambdzie (nawet 0,031 W/mK). Szare styropiany zapewniają jeszcze skuteczniejszą oszczędność energii oraz pozwalają zmniejszyć grubość izolacji.

Wartość współczynnika przewodzenia ciepła należy z zasady rozpatrywać w zestawieniu z grubością płyt. Ta relacja oznacza opór cieplny R warstwy termoizolacji w układzie przegrody. Grubszy styropian tylko z pozoru zawsze efektywniej ociepla. Na przykład płyty EPS o grubości 15 cm, ale z gorszą lambdą 0,042 W/mK, będą izolować słabiej niż cieńsze płyty o grubości 12 cm z lepszą lambdą na poziomie 0,031 W/mK (szary styropian). Przy rekomendowanym przez PSPS dla białego styropianu współczynniku przewodzenia ciepła 0,040 W/mK do właściwej izolacji zwykłej ściany z popularnego pustaka wystarczą płyty EPS o grubości 15–20 cm. Natomiast dla spełnienia wymogów budownictwa energooszczędnego, które będą obowiązywać od 2021 r., konieczne jest zastosowanie 20 cm takiej termoizolacji lub 16 cm izolacji z płyt szarych o lambdzie 0,031 W/mK.

Lepsza (czyli niższa) wartość współczynnika przewodzenia ciepła idzie w parze z lepszymi cechami wytrzymałościowymi styropianu, wpływającymi na trwałość ocieplenia, wybór dobrego styropianu niesie więc ze sobą kompleksowe korzyści.

Bezpieczeństwo pożarowe systemów ociepleń na styropianie

Każdy system ociepleń oparty na styropianie powinien być poddany dwojakim badaniom ogniowym. System wprowadzany na podstawie europejskiej oceny technicznej, powinien posiadać określoną charakterystykę w zakresie Euroklasy całego układu. Jest to badanie wykonane zgodnie ze stosowaną metodą badawczą, która ocenia układ w zakresie oddziaływania niewielkiego płomienia ognia. Zachowanie się całego ETICS w warunkach realnego pożaru weryfikuje drugie bardzo ważne badanie systemów w zakresie nierozprzestrzeniania ognia pomiędzy kondygnacjami budynku. W polskim prawie wymóg nierozprzestrzeniania ognia przez fasady jest cechą obligatoryjną dla każdego ocieplenia występującego w budynku. Tylko systemy ETICS posiadają taką klasyfikację i dlatego są one bezpieczne pożarowo.

Badanie stopnia rozprzestrzeniania ognia przez fasady prowadzone jest według znowelizowanej w ubiegłym roku normy PN-B 02867:2013-06. Norma określa m.in. nową klasyfikację nierozprzestrzeniania ognia opartą na dużo bardziej rygorystycznej niż poprzednia metodzie badawczej (m.in. ze względu na wykorzystanie komory badawczej, dzięki której uzyskuje się stałe warunki testu dla wszystkich systemów). Efektem zmian jest m.in. wymóg poddania badaniom wszystkich systemów ociepleń – także tych na materiałach izolacyjnych klasyfikowanych jako niepalne (dotychczas możliwe było uzyskiwanie klasyfikacji nierozprzestrzeniania ognia takich systemów bez badań). Tylko taki system, w którym wszystkie jego elementy (łącznie z siatką zbrojącą oraz plastikowymi łącznikami mechanicznymi i tynkiem) uzyskają potwierdzenie, że są niepalne, będzie określony jako nierozprzestrzeniający ognia bez badań, tymczasem jak dotąd nie ma niepalnych siatek z włókna szklanego ani plastikowych łączników mechanicznych. Warto w tym miejscu wyjaśnić, że niepalność może być cechą poszczególnych elementów układu, natomiast sam system ociepleń może być co najwyżej nierozprzestrzeniający ognia, ale nigdy niepalny. Definiowanie systemów ETICS jako niepalnych jest nieuprawnione, ponieważ nie istnieje metoda zbadania takiej cechy. Norma zakłada, że oceniany jest najbardziej krytyczny układ ocieplenia: z maksymalną grubością styropianu oraz chemią budowlaną, która zawiera największą ilość substancji polimerowych posiadających decydujący wpływ na wynik badania.

Gwarantowany Styropian

Pełna weryfikacja zgodności najistotniejszych parametrów styropianu z deklaracją producenta wymaga specjalistycznych badań laboratoryjnych. Stosowana jest wstępna metoda kontroli jakości styropianu (opracowana przez PSPS we współpracy z Instytutem Techniki Budowlanej) przez sprawdzenie jego wagi. Taka metoda weryfikacji wynika z faktu, że płyty styropianowe zbudowane są ze spienionych granulek polistyrenu – im gęściej są one upakowane, tym cięższe są płyty. Gęstość styropianu wpływa na inne ważne właściwości techniczne styropianu, w tym deklarowane wartości współczynnika przewodzenia ciepła oraz parametrów wytrzymałościowych. Jeśli waga styropianu jest niższa niż wskazana w zaleceniach PSPS, zgodność wyrobu z deklaracją producenta, a co za tym idzie przydatność do wybranego zastosowania można podać w wątpliwość.

Wytyczne dotyczące minimalnych gęstości dla dostępnych na rynku wyrobów z białego i szarego styropianu są jednym z elementów działań edukacyjnych prowadzonych przez PSPS w ramach Programu „Gwarantowany Styropian”.

Coraz lepsza ochrona cieplna – zadanie dla styropianu

Ze względu na rosnące ceny energii zmniejszenie energochłonności budynków staje się podstawowym zadaniem wszystkich uczestników procesu budowlanego, także w odniesieniu do obowiązujących aktów prawnych wdrażających postanowienia przekształconej unijnej dyrektywy w sprawie charakterystyki energetycznej budynków EPBD. Wprowadzone 1 stycznia 2014 r. warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, określają m.in. nowe wymagania dla izolacyjności cieplnej przegród. Nowe przepisy definiują ścieżkę wprowadzania coraz niższych wartości minimalnych współczynnika przenikania ciepła. Do końca 2013 r. minimalny współczynnik przenikania ciepła dla ściany zewnętrznej U dla temperatury wewnętrznej powyżej 16°C wynosił 0,3 W/m²K; wymagana obecnie wartość to 0,25 W/m²K; od roku 2017 będzie to 0,23 W/m²K, zaś z początkiem roku 2021 – 0,2 W/m²K, czyli wartość charakteryzująca budownictwo niemal zeroenergetyczne.

Ze względu na nowe wymagania w zakresie ochrony cieplnej ścian przyjęte w perspektywie najbliższych lat można spodziewać się istotnych zmian w zakresie stosowania styropianu do izolacji ścian.Przede wszystkim z rynku znikną płyty styropianowe o współczynniku przewodzenia ciepła 0,045 W/mK, ponieważ w ich przypadku dla spełnienia wymogów prawa należałoby stosować nieakceptowaną dla bryły budynku grubość powyżej 30 cm. Oczekiwać zatem należy powrotu do styropianów fasadowych z lambdą wartości 0,040 W/mK jako minimum (standard taki funkcjonował już zresztą do 2006 r.), jak też coraz powszechniejszego użycia styropianów o podwyższonych parametrach izolacyjnych, z lambdami w przedziale 0,038 – 0,037 W/mK. To z kolei wpłynie na dalszy dynamiczny rozwój rynku styropianów fasadowych szarych, charakteryzujących się lepszymi właściwościami termoizolacyjnymi niż białe odmiany EPS.

Kamil Kiejna

prezes Polskiego Stowarzyszenia Producentów Styropianu