Polyuretanová izolace, často označovaná jako PU, funguje jako termoset díky své struktuře uzavřených buněk, která uvnitř pohlcuje plyny s nízkou tepelnou vodivostí, čímž se výrazně ztěžuje přenos tepla. Tento materiál můžeme získat ve formě tuhých desek nebo jako stříkanou pěnu a testy ukazují tepelnou vodivost přibližně 0,02 až 0,025 W/mK. To znamená, že má přibližně dvojnásobnou izolační schopnost ve srovnání s běžnými skleněnými vlákny. Odborníci z amerického ministerstva energetiky zjistili, že tyto PU desky si udržují R-hodnoty poměrně stabilně v průběhu času, i když mohou nastat jisté nepatrné změny, když pohlcené plyny postupně dosednou do struktury materiálu.
Co činí polyuretan tak účinným? Stačí se podívat na jeho jedinečnou buněčnou strukturu připomínající včelí plástev, kde je asi 90 až 95 procent těchto drobných buněk skutečně uzavřených. Uvnitř těchto malých plynových kapslích se často uplatňují ekologické pěnotvorné látky, které vytvářejí izolační efekt a zabrání přenosu tepla vedením i prouděním. Pokud výrobci chtějí tuhé polyuretanové desky, smíchají polyolové pryskyřice a izokyanáty. Chemická reakce vytváří tento hustý materiál, který si také dobře poradí s vlhkostí. Co je nejdůležitější pro stavební aplikace, je schopen odolat strukturálnímu tlaku až přibližně 40 liber na čtvereční palec, než začne projevovat známky napětí.
Polyuretan vyniká tím, že skutečně brání šíření tepla stěnami a zabraňuje úniku vzduchu v jejich okolí. Pokud je nainstalován jako nepřetržité panely namísto rolí, které mezi sebou nechávají mezery, budovy skutečně ušetří na nákladech za energie – přibližně o 15 až 30 procent podle různých studií. Nezávislé testy ukazují, že po dvou desetiletích stále udržují tyto materiály přibližně 94 % své původní izolační schopnosti, což je lepší než obvykle vidíme u jiných typů pěnových desek, zejména v náročných nebo vlhkých podmínkách. A pokud jde o vlhkost, polyuretan má tuto skvělou vlastnost, kdy pára nemůže snadno procházet (méně než 1 perm rating). To znamená, že je mnohem menší pravděpodobnost poškození konstrukce způsobeného vlhkostí pronikající do materiálu v průběhu času.
Pokud jde o izolaci proti vnikání tepla, polyuretanové desky se opravdu vyčnívají oproti jiným materiálům na trhu. Tepelná vodivost nebo k-hodnota se pohybuje v rozmezí přibližně 0,022 až 0,025 W/m·K, což je zhruba o 35 % lepší než u skleněného vlákna s hodnotou 0,04 W/m·K a přibližně o 25 % vyšší než u polystyrenových materiálů. Díky čemu je toto možné? Materiál má strukturu uzavřených buněk, která dokáže uzamknout inertní plyny, čímž se výrazně ztěžuje průchod tepla. Průmyslové testy provedené metodami jako je ASTM C518 potvrdily, že tyto vlastnosti zůstávají stabilní po mnoho let. To je výrazně odlišné od minerálních vln, jejichž výkon se v průběhu času sníží přibližně o 15 %, pokud jsou stlačovány.
Pěnový polyuretan má docela slušnou izolační hodnotu. Při hodnotě R kolem 6,5 na palec nabízí přibližně dvojnásobek izolačního výkonu oproti celulóze a zhruba o polovinu vyšší hodnotu než extrudovaná polystyrenová pěna. Podle průmyslového výzkumu si většina vzorků uchovává asi 98 % původní izolační schopnosti i po 15 letech provozu. To je docela působivé ve srovnání se sprejem, který obvykle ztrácí schopnost izolace na úroveň kolem 88 %. Co skutečně polyuretan odlišuje, je jeho výkon při zvládání těch otravných tepelných úniků, které trápí jiné materiály, jako je skelná vata nebo pěnové desky. Reálné testy ukazují, že tato izolace snižuje ztráty energie na spojovacích místech o přibližně 40 %, a je proto chytrou volbou pro budovy, kde je nejdůležitější regulace teploty.
Polyuretan zůstává poměrně stabilní v širokém rozmezí teplot, a to od -50 stupňů Celsia až do +120 stupňů. To z něj činí vhodný materiál jak pro skladování v mrazivých skladovacích halách, tak pro izolaci budov v horkých pouštních klimatických podmínkách. Při vysoké vlhkosti (80 % relativní vlhkosti a více) polyuretan absorbuje pouze asi 1 % nebo méně vlhkosti. To je vlastně docela dobré, protože brání růstu plísní a zabraňuje tepelnému rozkladu, který se vyskytuje u materiálů jako je celulóza. Celulózové produkty mají skutečně potíže, když vlhkost dosáhne přibližně 90 %, a mohou ztratit až 20 % své účinnosti. Reálné testy v chladicích skladovacích zařízeních ukázaly, že přechod na izolaci z polyuretanu snižuje roční náklady na vytápění a chlazení o přibližně 32 % ve srovnání s tradiční XPS pěnou, zejména pokud teploty klesnou pod bod mrazu.
Uzavřená buněčná struktura polyuretanu působí jako přirozená bariéra proti vlhkosti, přičemž je absorpce vody pod 1 % i při 90 % vlhkosti. Tím se zabraňuje kapilárnímu působení, které v materiálech jako skelné vlákno nebo minerální vlna způsobuje plísně. Na rozdíl od nasákavých alternativ si polyuretan zachovává stálé tepelné vlastnosti i při působení deště, kondenzace nebo zemní vlhkosti.
Polyuretanové desky odolávají tlakovým silám daleko přes 150 kPa, což je více než dostačující pro střechy, které musí nést nahromaděný sníh nebo občasnou chůzi po nich. Materiál má na molekulární úrovni speciální síťovanou strukturu, která rovnoměrně rozvádí tlak po celém povrchu, takže materiál nepraská pod tlakem nebo nenabývá trvalé deformace. Díky těmto vlastnostem se výborně uplatňují jako nosný materiál u sendvičových panelů, které se běžně používají v mnoha průmyslových objektech, kde je pro správné fungování nutná kombinace kvalitní izolace a pevné konstrukční podpory.
Testy, které urychlují proces stárnutí, aby napodobily přibližně 30 let působení podmínek na pobřeží, ukazují, že polyuretan si udržuje poměrně dobrou odolnost proti vlhkosti, přičemž degradace zůstává pod 5 %. Pokud jde o odolnost vůči těmto náročným pobřežním podmínkám, je polyuretan výrazně lepší než pěny XPS i EPS. Tyto materiály prostě nejsou tak odolné vůči opakovanému mrazu a rozmrazování ani vystavení slanému mořskému aerosolu, který v průběhu času způsobuje vznik drobných trhlin. Při pohledu na termální snímky stěn izolovaných polyuretanem po různých extrémních teplotních změnách mezi minus 30 stupni Celsia a 50 stupni se ukazuje něco zajímavého – přes desítky let těchto prudkých teplotních výkyvů nedochází k žádnému mostování chladu.
V dnešní výstavbě se polyuretanové desky staly docela populární záležitostí. Nabízejí izolační hodnotu kolem 6,5 na palec, což je zhruba o 30 procent lepší než u běžného skleněného vlákna. Co činí tyto desky tak účinnými? No, jejich hustá, uzavřená buněčná konstrukce ve skutečnosti snižuje přenos tepla stěnami a střechami o 40 až 50 procent ve srovnání se staršími materiály. Mnoho architektů má rádo práci s těmito panely, pokud je potřeba aktualizovat staré budovy, aniž by se změnil jejich původní vzhled. Desky mohou být vyrobeny velmi tenké, někdy jen 20 milimetrů silné, a hezky se ohýbají, aby zapadly do těch nepříjemných zakřivených ploch, které často nacházíme v historických stavbách.
Ve skladování za nízkých teplot udržují polyuretanové desky teplotu mezi -30 °C a +25 °C při tloušťce pouze 12–15 cm. Zařízení uvádějí o 35 % nižší roční náklady na energie díky sníženému provozu kompresoru. Studie z roku 2023, která se zabývala 50 průmyslovými provozy, zjistila, že konstrukce izolované polyuretanem snižují únik chladiva o 18 % ve srovnání s konstrukcemi izolovanými polystyrenem.
| Vlastnost | PIR (polyizokyanurát) | PUR (polyuretan) |
|---|---|---|
| Tepelná vodivost | 0,022 W/mK | 0,028 W/mK |
| Palivé vlastnosti | Třída B1 (EN 13501-1) | Třída E (vyžaduje přísady) |
| Typická tloušťka | 100–200 mm | 80-150mm |
| Nejlepší pro | Protipožární stěny pro výškové budovy | Energeticky úsporné rekonstrukce střech |
PIR je oblíbený v pasivních domech díky nižšímu potenciálu globálního oteplování (GWP 1 230 vs. PUR 1 450), zatímco PUR je preferován pro průmyslové střechy, kde je klíčová odolnost proti nárazům. Oba materály nyní obsahují 15–30 % recyklovaných materiálů na předních trzích EU.
Polyuretan překonává tradiční materiály z hlediska tepelné účinnosti. S kvalitou vedení tepla (k-hodnotou) 0,022 W/mK až o 50 % nižší než u skleněné vaty (0,040 W/mK) dosahuje vyšších R-hodnot (6,5 na palec) při tenčí izolaci. To umožňuje splnění norem pro izolaci a zároveň úsporu prostoru, což je velkou výhodou u rekonstrukcí a kompaktních konstrukcí.
Například:
| Materiál | Tepelná vodivost (W/mK) | R-hodnota na palec |
|---|---|---|
| Polyuretan | 0.022 | 6.5 |
| Sklovlna | 0.040 | 3.7 |
| Polystyrenová pěna | 0.035 | 4.0 |
Studie ukazují, že polyuretan má 700 % lepší izolační schopnost než cihla a o 30 % vyšší schopnost udržení energie ve srovnání se stříkanou pěnou během deseti let.
Ačkoli polyuretan stojí o 20–40 % více než skleněné vlákno, jeho trvanlivost a účinnost zajišťují významné úspory. Budovy s izolací z polyuretanu uvádějí o 25–30 % nižší roční náklady na vytápění a chlazení , přičemž návratnost se průměrně pohybuje v rozmezí 5–7 let. Na rozdíl od pěnových desek, které se rychleji degradují ve vlhkém prostředí, polyuretan udržuje své vlastnosti po více než 30 let a minimalizuje nutnost výměn.
Výroba rozhodně vyžaduje hodně energie, ale nedávná zlepšení v oblasti recyklace výrazně snížila ekologickou stopu polyuretanů. Dnešní výrobky mohou dokonce obsahovat až devadesát procent recyklovaného materiálu, navíc jejich uzavřená buněčná struktura zabraňuje úniku těch otravných skleníkových plynů. Skleněné vlákno mezitím vytváří přibližně o dvacet procent více odpadu na skládkách, protože nevydrží tak dlouho a obsahuje pojiva, která se prostě nerozkládají. Žádný izolační materiál není samozřejmě zcela ekologický, ale pokud se zváží úspory energie v průběhu času a přesun výrobců k uzavřeným výrobním procesům, polyuretan stále vyniká jako jedna z lepších dostupných možností pro budovy, které si klade za cíl snížit emise uhlíku.
Pěnová izolace z polyuretanu zajišťuje vynikající tepelnou účinnost díky nižší hodnotě k, vysoké hodnotě R na palec, odolnosti proti vlhkosti a dlouhodobé trvanlivosti, čímž je účinná pro úspory energií a udržitelnost.
Polyuretan zůstává stabilní v rozmezí od -50 °C do +120 °C, má nízkou schopnost pohlcovat vlhkost, a je proto vhodný pro různé klimatické podmínky a zabraňuje růstu plísní a degradaci materiálu.
Ano, vylepšené procesy recyklace snížily jeho dopad na životní prostředí a vysoký výkon a dlouhá trvanlivost polyuretanu přispívají ke snížení emisí CO2 ve stavebnictví.
EN
