Wymagane parametry izolacji w standardzie pasywnym
Budynek pasywny wymaga bardzo dobrej izolacji wszystkich przegród zewnętrznych. Zgodnie z kryteriami Passivhaus Institut, wartości współczynnika przenikania ciepła U dla poszczególnych przegród powinny wynosić:
| Przegroda | U [W/(m²·K)] | Uwagi |
|---|---|---|
| Ściana zewnętrzna | ≤ 0,15 | Orientacyjna wartość docelowa |
| Dach / stropodach | ≤ 0,10 | Zwiększone wymagania ze względu na straty przez promieniowanie |
| Podłoga na gruncie | ≤ 0,10 | Obliczenia wg EN ISO 13370 |
| Okna (Uw) | ≤ 0,80 | Cały element okienny wraz z ramą |
| Drzwi zewnętrzne | ≤ 0,80 | Analogicznie jak okna |
Wartości te nie są wymaganiami WT 2021 – wynikają z konieczności osiągnięcia całościowego zapotrzebowania na energię ≤ 15 kWh/(m²·rok). Dokładne grubości izolacji dobiera się indywidualnie w obliczeniach PHPP.
Przegląd materiałów izolacyjnych
Poniżej omówione są najpopularniejsze materiały stosowane w budownictwie pasywnym w Polsce, z uwzględnieniem deklarowanych wartości współczynnika przewodzenia ciepła λ (lambda).
Wełna mineralna (skalna i szklana)
Wełna mineralna jest jednym z najszerzej stosowanych materiałów izolacyjnych w Polsce. Produkowana jest z włókien mineralnych (bazaltowych lub szklanych) w formie mat, płyt lub granulatu do zasypywania.
- Współczynnik λ: 0,030–0,040 W/(m·K) dla płyt fasadowych, 0,034–0,045 dla mat.
- Klasa odporności ogniowej: A1 lub A2 (niepalny), co jest istotne w domach wielorodzinnych i budynkach użyteczności publicznej.
- Paroprzepuszczalność: wysoka, co pozwala na swobodną dyfuzję pary wodnej przez przegrodę.
- Absorpcja wody: stosunkowo wysoka, wymaga ochrony przed zawilgoceniem – nie nadaje się do kontaktu z gruntem bez dodatkowej ochrony.
Do uzyskania U = 0,15 W/(m²·K) dla ściany z cegły silikatowej (λ = 0,20 W/(m·K), grubość 24 cm) potrzeba około 20–22 cm wełny mineralnej fasadowej (λ = 0,036 W/(m·K)).
Polistyren ekspandowany grafitowy (EPS szary)
EPS grafitowy (spieniony polistyren z domieszką grafitu lub sadzy węglowej) ma niższe λ niż tradycyjny biały EPS dzięki ograniczeniu promieniowania podczerwieni wewnątrz struktury.
- Współczynnik λ: 0,030–0,033 W/(m·K), niektóre produkty osiągają 0,029 W/(m·K).
- Klasa odporności ogniowej: E (samogasnący), w systemach ETICS ze specjalnymi pasami wymogi są wyższe.
- Absorpcja wody: niska, co jest zaletą w systemach bezspoinowego ocieplenia (ETICS/BSO).
- Cena: wyższa od białego EPS, niższa od PUR.
Pianka poliuretanowa (PUR/PIR)
Płyty z pianki PUR (poliuretan) i PIR (poliizocyjanuran) cechują się najniższym współczynnikiem λ spośród popularnych materiałów izolacyjnych, co pozwala na stosowanie cieńszych warstw.
- Współczynnik λ: 0,022–0,028 W/(m·K) dla PIR, 0,024–0,032 dla PUR.
- Klasa odporności ogniowej: B–E w zależności od producenta i zastosowania okładzin.
- Typowe zastosowania: płaskie dachy, podłogi, trudno dostępne przestrzenie wymagające minimalnej grubości izolacji.
- Wada: wysoka cena jednostkowa, ograniczona paroprzepuszczalność.
Celuloza (wtryskiwana lub zasypowa)
Celuloza produkowana jest z recyklingowanego papieru gazetowego z dodatkiem środków ogniochronnych (najczęściej boranu sodu). W Polsce jest mniej popularna niż w krajach Europy Zachodniej, gdzie stosowana jest od dziesięcioleci.
- Współczynnik λ: 0,037–0,042 W/(m·K).
- Klasa odporności ogniowej: B2 (trudnozapalny) po impregnacji.
- Zalety: wysoka pojemność cieplna (buforowanie temperatury), dobra paroprzepuszczalność, niski ślad węglowy.
- Stosowana głównie do izolacji poddaszy (zasypowo) i ścian szkieletowych (wtryskowo).
Obliczanie wymaganej grubości izolacji
Wymaganą grubość izolacji d oblicza się ze wzoru:
U = 1 / (Rsi + d₁/λ₁ + d₂/λ₂ + ... + dₙ/λₙ + Rse)
gdzie Rsi = 0,13 m²·K/W (opór przejmowania ciepła wewnątrz), Rse = 0,04 m²·K/W (opór przejmowania ciepła na zewnątrz), d – grubość warstwy w m, λ – współczynnik przewodzenia ciepła warstwy w W/(m·K).
Dla ściany z betonu komórkowego (λ = 0,14 W/(m·K), d = 24 cm) chcąc uzyskać U = 0,12 W/(m²·K):
- R_beton = 0,24 / 0,14 = 1,71 m²·K/W
- Wymagane R_całkowite = 1/0,12 – 0,13 – 0,04 = 8,33 – 0,17 = 8,16 m²·K/W
- R_izolacji = 8,16 – 1,71 = 6,45 m²·K/W
- Grubość PUR (λ = 0,024): d = 6,45 × 0,024 ≈ 0,155 m = 15,5 cm
- Grubość EPS grafitowego (λ = 0,031): d = 6,45 × 0,031 ≈ 0,200 m = 20 cm
- Grubość wełny mineralnej (λ = 0,036): d = 6,45 × 0,036 ≈ 0,232 m = 23 cm
Izolacja podłogi na gruncie
Podłoga na gruncie wymaga szczególnego traktowania. Obliczenia wykonuje się zgodnie z normą EN ISO 13370, uwzględniając wpływ masy gruntu pod budynkiem. Izolacja umieszczana jest zazwyczaj pod płytą fundamentową (jako tak zwany „fundament termiczny") lub na płycie między gruntem a wylewką.
W standardzie pasywnym typowa grubość izolacji podłogi wynosi 20–40 cm XPS lub PIR. Preferowany jest XPS ze względu na odporność na wilgoć i obciążenia mechaniczne. Wartość λ deklarowana dla XPS wynosi 0,031–0,038 W/(m·K).
Okna trzyszybowe i ramy
Okna stanowią newralgiczny punkt przegrody zewnętrznej. W budynkach pasywnych stosuje się wyłącznie okna trzyszybowe z co najmniej dwoma komorami napełnionymi kryptonem lub argonem.
- Szyba (Ug): 0,5–0,7 W/(m²·K) dla zestawu trójszybowego z kryptonem.
- Rama (Uf): 0,7–1,0 W/(m²·K) dla ram z przekładką termiczną lub profili z rdzeniem EPS.
- Element krawędziowy (ciepła ramka): Ψ ≤ 0,03 W/(m·K).
- Uw całkowite okno: 0,7–0,9 W/(m²·K) przy udziale szyby 70%.
Źródła: EN ISO 6946:2017, EN ISO 13370:2017, Passivhaus Institut, deklaracje właściwości użytkowych producentów materiałów izolacyjnych dostępne w Krajowym Wykazie Deklaracji Właściwości Użytkowych.