Pěnový polystyren (EPS) je po desítky let stálicí mezi izolačními materiály, a to díky unikátní kombinaci vlastností. Mezi hlavní výhody patří výborný součinitel tepelné vodivosti lambda (zejména u šedého EPS), minimální hmotnost, dobré mechanické vlastnosti, jednoduché zpracování a cenová dostupnost. EPS se vyrábí vypěňováním pevných perlí zpěňovatelného polystyrenu působením syté vodní páry do bloků, které se následně řežou na jednotlivé desky. Během tohoto procesu zvětší perle svůj objem na dvaceti až padesátinásobek původního objemu a uvnitř každé perle vznikne velmi jemná buněčná struktura. Pěnový polystyren byl objeven náhodou v roce 1949 brněnským rodákem Fritzem Stastnym, který tehdy pracoval ve vývoji firmy BASF.
Typy polystyrenu a jejich vlastnosti
K zateplení domů se používá celá řada tepelných izolací. Každý tepelný izolant má celou řadu lepších či horších vlastností. Mezi základní vlastnosti patří tepelná vodivost, vzduchová neprůzvučnost, hořlavost, akumulace tepla, pevnost, nasákavost, odolnost proti UV záření, snadnost a rychlost montáže, hmotnost a v neposlední řadě cena. Žádný izolant není univerzální a vždy je potřeba při jeho výběru zohlednit to, kde a jak bude izolant použit a kolik jsme ochotní za něj zaplatit.
Expandovaný polystyren (EPS)
Expandovaný polystyren (EPS) se vyrábí vypěňováním pevných perlí zpěňovatelného polystyrenu působením syté vodní páry do bloků, které se následně řežou na jednotlivé desky. Během tohoto procesu zvětší perle svůj objem na dvaceti až padesátinásobek původního objemu a uvnitř každé perle vznikne velmi jemná buněčná struktura. Mezi nejčastěji používané typy patří:
- Fasádní polystyren EPS 70F: Jedná se o nejpoužívanější polystyrenové desky z pěnového EPS pro kontaktní zateplovací systémy ETICS. Součinitel tepelné vodivosti je 0,039 W/mK. Fasádní polystyren Isover EPS 70 splňuje požadavky na ETICS podle normy EN 13500, ETAG 004 a dále požadavky Kvalitativní třídy A dle CZB. Pro funkční zateplení fasády se doporučuje minimální síla izolace 8 cm.
- Šedý fasádní polystyren: Díky obsahu grafitu má o 20 % lepší tepelně izolační vlastnosti než bílý EPS 70F. Jeho součinitel tepelné vodivosti je 0,032 W/mK a je považován za nejúčinnější fasádní polystyren. Šedý polystyren perfektně izoluje, ale má téměř dvojnásobnou teplotní roztažnost oproti EPS 70F. Při zateplování se doporučuje natáhnout na lešení stínící ochranné plachty, co nejrychleji fasádní desky přikotvit a nanést krycí a armovací vrstvu.
- Polystyren Baumit Open a Open Reflect: Jedná se o fasádní desky typu EPS 70F s mikroperforací (cca dvoumilimetrové kruhové otvory v rastru 2x2 cm po celé ploše desky) pro odvod vodních par a „dýchání“ fasády. Baumit Open Reflect jsou na bázi šedého polystyrenu s bílým nátěrem na lícové straně desky a mají o cca 20 % lepší izolační vlastnosti.
- Perimetr a Perimetr SD: Izolační desky Perimetr a Perimetr SD patří mezi speciální výrobky z EPS, tvarovaných vypěňováním přímo do speciálních forem. Vynikají zvýšenou pevností, odolností proti průrazu a minimální nasákavostí. Používají se pro tepelnou izolaci spodních staveb, soklové části, podlah, stěn bazénů aj. Součinitel tepelné vodivosti je 0,034 W/mK. Soklový polystyren Perimetr SD se doporučuje použít na zateplení soklu v min. síle 8 cm.
- Podlahový polystyren: Pro zateplení podlahy v novostavbách je nejběžněji používán bílý podlahový polystyren s označením EPS 100Z. Šedý podlahový polystyren Styrotherm PLUS 100 s lambdou 0,031 W/mK je oblíbený díky stále se zvyšujícím doporučeným hodnotám pro zateplení podlahy. Speciální izolace z elastifikovaného pěnového polystyrenu s útlumem kročejového hluku je označována jako Styrofloor a dělí se podle zatížení na T4 a T5.
- Střešní polystyren: Používá se především do plochých střech. Podle míry zatížení se zvolí správný typ střešního polystyrenu, který má označení EPS 70S, 100S, 150S nebo 200S.
Extrudovaný polystyren (XPS)
Na výrobu extrudovaného polystyrenu (XPS) se používá podobná surovina jako na EPS, rozdíl je ale v systému vypěňování. Na rozdíl od EPS se XPS vyrábí tzv. extruzí. Ve fasádách se tento materiál používá pro izolaci soklu, hlubokých podzemních stěn, izolaci překladů a tepelných můstků. Při izolování soklu je nutné používat pouze desky s mřížkovaným povrchem a rovnými hranami. Na hladkých deskách se neudrží omítka a jsou tedy vhodné pouze pro spodní stavbu. Extrudovaný polystyren má zpravidla stejnou použitelnost jako Perimetr, navíc o malé procento menší nasákavost. Pro vnitřní zateplení studené stěny v tloušťce cca 5 cm lze volit extrudovaný polystyren, XPS (λD 0,034 W/m.K), například 4 cm + povrchová úprava.
Princip tepelné izolace a role vzduchové mezery
Většina izolací funguje na principu vzduchové izolace, kdy hlavním izolantem je všudypřítomný vzduch, který je uzavřený ve struktuře izolantu (např. polystyren, minerální vata, aerogel) a je tak omezeno vedení a proudění tepla. V případě šedého polystyrenu či reflexních fólií je díky reflexi omezena i třetí složka tepla, a tím je sálání. Pokud chceme získat vlastnosti lepší než je vodivost vzduchu lambda 0,026 (při 20 °C), je potřeba nahradit vzduch plynem lepších vlastností, případně vzduch odčerpat a získat vlastnosti vakua. Plyny jako Argon či Xenon se používají např. v oknech, která tak získávají mnohem lepší tepelněizolační vlastnosti.
Čtěte také: Využití lehčeného betonu s polystyrenem
Teplotní odpor je ve stavebnictví vlastnost konstrukce, která na základě obou povrchových teplot popisuje její schopnost bránit prostupu tepla. Tepelný odpor označujeme písmenem R, jednotkou je m²K/W. Tab. 1 uvádí, že mezera v roli tepelné izolace je hloupost, ať je jakkoli tlustá, její tepelný odpor R je na hony vzdálen termoizolační obálce pasivního domu (cca R = 6,5 m²K/W). Článek „Tepelný odpor vzduchové mezery… “ ukázal, že výpočet podle ČSN EN ISO 6946 vyplývá z neznalosti fyzikálních dějů v mezeře a nepopisuje tak dobře skutečnost.
Sdílení sálavého tepla mezi okraji mezery: Ze Stefanova - Boltzmannova zákona plyne, že při okrajových teplotách 0 °C a 20 °C zde sálání realizuje prostup tepla o intenzitě 103 W/m². To je víc než 77 % celkového prostupu tepla mezerou. Sdílení sálavého tepla mezi okraji mezery a jejím vnitřkem: Z Planckova zákona plyne, že energetická hodnota a vůbec sama existence tepelného záření závisí jen na teplotě. Z tohoto pohledu je prostor mezery identický s tělesem o teplotě 10,4 °C. Tento děj, který stavební fyzika nezná, znamená významné zvýšení role sálání (a potlačení vlivu vedení a proudění tepla) v celkovém prostupu tepla mezerou. Velké sálavé toky energie ve vzduchové mezeře lze dovést téměř k nule pomocí termoreflexních okrajů mezery.
Když mezeru necháme prázdnou, jen ji jednostranně ohraničíme reflexí o emisivitě ε = 0,05 (fólie Sunflex), výsledkem je R = 6,1 m²K/W. Při tloušťce mezery 30 cm to dává součinitel tepelné vodivosti λ = 0,049 W/(mK).
Experimentální měření izolačních vlastností
Pro ověření vlastností izolací byly provedeny dva experimenty, které měly za cíl porovnat různé druhy izolací mezi sebou.
Experiment 1: Simulační termoska
Inspirovala nás klasická termoska. Vytvořily se 4 boxy o vnějších rozměrech 35 x 35 x 53 cm z těchto izolantů:
Čtěte také: Vlastnosti cementového lepidla na polystyren
- Běžný bílý fasádní polystyren 70F, tl. 4 cm
- Šedý fasádní polystyren 70F, tl. 3 cm
- Minerální fasádní izolace tl. 4 cm
- Vícevrstvá reflexní fólie Superfoil SF40, tl. 6,5 cm
Stěny a dno boxů byly slepeny PU pěnou, v případě reflexní fólie byla použita systémová reflexní páska. Do vytvořených boxů byla vložena sklenice horké vody s hmotností kapaliny 672 g a vstupní teplotou okolo 60 °C. Předpokládali jsme, že teplota vody v boxu s horším izolantem bude klesat rychleji. Ukázalo se, že pokles teploty vody byl u všech boxů prakticky totožný. Z toho bylo vyvozeno, že tímto způsobem kvalitu izolace nelze určit ani změřit.
Experiment 2: Simulace zatepleného domu
Zadáním druhého testu bylo simulovat zateplený dům, ve kterém se topí na stále stejnou teplotu. Byl stanoven teplotní rozdíl 34 °C (vnitřní teplota 44 °C a venkovní 10 °C). Výsledkem je číselná hodnota, která nám ukáže, kolik se v boxech protopí energie na udržení stanovené teploty.
Výsledky měření:
Naměřené výsledky byly na rozdíl od prvního testu „termoska“ rozdílné a tím pádem i průkaznější. Opakování testů ve více dnech prokázalo stejné výsledky měření.
| Typ izolace | Tloušťka | Lambda (W/mK) | Spotřeba energie (Wh) | Rozdíl oproti nejnižší spotřebě |
|---|---|---|---|---|
| EPS bílý | 40 mm | 0,039 | 20,02 | - |
| Superfoil | 65 mm | 0,028 | 25,33 | +26,5 % |
| EPS šedý | 30 mm | 0,032 | 27,11 | +36,4 % |
Vyhrál bílý polystyren o 26,5 % oproti největšímu favoritovi, fólii Superfoil. Původní předpoklad byl, že Superfoil SF 40 65 mm dosáhne až cca 3x lepšího výsledku než ostatní izolace, což se nepotvrdilo. Ani bez problematických spojů se tepelněizolační vlastnosti Superfoil SF40 k deklarovaným hodnotám zdaleka nepřiblížily a dosáhly tak mnohem horšího výsledku, než bylo očekáváno. Ostatní izolanty mezi sebou měly také odchylky oproti očekávání, ale rozdíly nebyly tak propastné.
Možnosti nápravy chladné stěny s mezerou
V případě chladné stěny sousedící s dilatační mezerou mezi panelovými domy, která způsobuje plíseň, existují dvě možnosti nápravy. Železobetonové stěny 15 cm silné nemají vůbec žádné tepelně izolační vlastnosti. Mezi paneláky je většinou 5 cm dilatační mezera, která nebyla vždy vyplněna izolací.
Čtěte také: Použití polystyrenu
Obnovení uzavření dilatační mezery
To by znamenalo z obou stran spáru prohlédnout, zjistit v jakém je stavu a dle možnosti ucpat. Například vložením přířezů polystyrénu a utěsněním škvír pěnou a následným překrytím vhodným dilatačním profilem. To samé provést i mezi atikami, tedy sundat oplechování a znovu po vyplnění spáry a utěsnění překrýt. Pokud by mezera byla skutečně dobře utěsněná a fungovala by jako uzavřená vzduchová mezera, problém by patrně nenastal. Důvodem by bylo to, že teplota v mezeře by byla vždy o dost vyšší, než teplota venkovní.
Vnitřní zateplení studené stěny
Druhou možností je provést zateplení studené stěny alespoň zevnitř. Zateplení polystyrénem v tloušťce cca 5 cm určitě pomůže. Volil bych extrudovaný, XPS (λD 0,034 W/m.K) například 4 cm + povrchová úprava. Existují i jiné materiálové možnosti, například systémové tepelně izolační interiérové fenolické desky (např. Kingspan) v tloušťce 50 mm (tepelná vodivost λD 0,021 W/m.K + SDK 12,5 mm, uvnitř je hliníková fólie, která tvoří parozábranu a chrání tedy konstrukci před kondenzací. Variantou může být například přizdívka z desek Multipor, avšak s horší tepelnou vodivostí (λD 0,044 W/m.K). Situaci by patrně zlepšila i tepelně izolační omítka, ale tepelná vodivost těchto omítek je kolem 0,12 W/m.K, tedy ze všech výše uvedených variant nejhorší schopnost izolace a to i při tloušťce 4 cm.
Doporučení pro výběr a použití polystyrenu
Je na každém čtenáři, jak změřená data vyhodnotí. EPS zůstává i nadále spolehlivým, univerzálním materiálem ve všech oblastech moderní výstavby. Díky vysoké efektivitě výroby je navíc výrazně ekologickým a ekonomickým řešením.
- Standardní kontaktní zateplení: Kombinace EPS a minerální izolace. Ideální řešení nabízí sendvičové desky Isover Twinner (EPS + MW), které je možno aplikovat i bez požárních pruhů, tj. zvyšují požární bezpečnost.
- Difuzně otevřené systémy: EPS s mikroperforací (OPEN, CLIMA) zajišťuje lepší propustnost vodních par a „dýchání“ fasády.
- Zateplení soklu a spodních staveb: Používejte speciální desky Perimetr nebo extrudovaný polystyren (XPS) s mřížkovaným povrchem. Doporučuje se minimální síla izolace 8 cm.
- Zateplení podlah: Pro běžné podlahy bílý podlahový polystyren EPS 100Z, pro náročnější zateplení šedý podlahový polystyren Styrotherm PLUS 100. Pro útlum kročejového hluku Styrofloor.
- Zateplení stropu: Z obytné části kontaktním způsobem postačí klasický EPS 70 s koncovým označením Z,S nebo F. Při zateplení stropu ze shora se doporučuje použít stropní polystyren s vyšší gramáží např.: EPS 100S nebo Z.
- Zateplení plochých střech: Podle míry zatížení se zvolí správný typ střešního polystyrenu (EPS 70S, 100S, 150S, 200S).
tags: #izolační #vlastnosti #polystyren #5 #cm #vzduchová