Při dnešní situaci ve vztahu k energetické náročnosti bydlení z důvodu stále rostoucích cen energií je určitě zajímavá otázka tepelně izolačních vlastností dřevěných stěn. Dřevostavby se díky svým specifikům dostávají do vyhledávačku pozornosti stále častěji a častěji. Tento na jedné straně tradiční a zároveň nesmírně progresivní materiál se stal vzhledem k rychlosti výstavby v současné době jedním z nejvyhledávanějších. Většinu času trávíme v budovách, o to větší důraz bychom měli klást na jejich kvalitu - a to nejen z pohledu konstrukce, ale zejména se zohledněním vlivů použitých materiálů na vnitřní klima.
Vlastnosti dřeva jako izolačního materiálu
Obecně je známo, že ve starých roubených stavbách je vždy příjemně teplo, a že masivní dřevěné konstrukce se používají v severských státech (Švédsko, Norsko, Aljaška), kde panují kruté zimy. Dřevo je vystavěno z neuvěřitelně jemného buněčného systému s tenkými stěnami a buněčnými dutinami. Buněčné stěny jsou zase protkány ještě mnohem jemnějším systémem pórů a trubiček. Výsledkem tohoto jemného členění je stejný jako u našich plic: dřevo má neuvěřitelně rozsáhlý vnitřní povrch. Pro představu: krychlový centimetr celulózy, která je procentuálně nejdůležitějším stavebním materiálem dřevěné hmoty, má nepředstavitelný vnitřní povrch asi 6 000 000 cm2. A tady je také potřeba hledat důvod skvělých tepelně izolačních vlastností dřeva.
Dřevěná stěna má určitě diametrálně odlišné tepelně izolační vlastnosti než zděná stěna. Zcela jednoznačně je cítit rozdíl při vytápění studené místnosti ve zděné nebo dřevěné stavbě. Zvýšení teploty v dřevěné místnosti je patrné během pár minut, zatímco ve zděné místnosti trvá zvýšení teploty o pár stupňů hodiny. Je to především v tom, že u dřevěné stavby ohříváme hlavně vzduch v místnost a ne stěny.
Dřevo je přírodní materiál s nejnižší hodnotou součinitele teplotní vodivosti (a). Nízkých hodnot součinitele a nabývají dřevo a výrobky z něj. Současně porovnání s ostatními materiály použitelnými pro stěnové konstrukce ukazuje, že dřevo má optimální tepelnětechnické vlastnosti.
Tepelná akumulace dřeva
Dřevo má také určité schopnosti akumulovat teplo. Nejnovější zkušenosti totiž boří mýtus o neschopnosti dřeva akumulovat teplo. Akumulace však probíhá jinak než u zděné stěny a to díky neopakovatelnému buněčnému složení dřeva. Dřevo teplo ukládá pomaleji a také ho pomaleji uvolňuje. Ukazují to zkušenosti z Norska, kde v experimentálním domě nechají nahřívat masivní dřevěnou stěnu sluncem přes prosklenou fasádu. Nejdůležitější však je, že díky mnoha vzduchovým dutinkám má dřevo vynikající izolační vlastnosti. Dřevěné stěny mají schopnost akumulovat teplo.
Čtěte také: Více o dřevu a laminu
Modelováním prostupu nestacionární teplotní vlny o definované teplotní amplitudě s denní periodicitou 24 hod. stěnou, jejíž tepelněizolační vrstva byla tvořena širokou škálou prakticky používaných termoizolantů, se ukázalo, že tepelný izolant na bázi zušlechtěných dřevěných partikulárních odpadů má dobu fázového zpoždění teplotní vlny nejdelší. Tento jev je důsledkem příznivé tepelněakumulační schopnosti dřevitých částic.
Regulace vlhkosti
Primárním faktorem je vlhkost. Dřevo obsahuje, mj. vázanou vodu v podobě vodní páry, která se vyskytuje v buněčných stěnách (tracheidy) - a právě ona je původcem pozitivního mikroklimatu v dřevostavbách. Dřevo totiž dokáže vlhkost, pokud je potřeba, přijímat a v objektu se zvýšenou vlhkostí vytvořit příjemné prostředí. Platí to ovšem i naopak - v případě nutnosti dokáže dřevo vázanou vodu naopak vydat a udržet tak v interiéru kvalitní a svěží mikroklima. Krychlový metr dřeva je schopen pojmout až 40 l vody a v době sucha ji zase uvolňovat.
Zvuková izolace a požární odolnost
Dřevo se využívá i pro hlukovou izolaci. Dostatečně dimenzované dřevěné trámy (krovy, stropní konstrukce ap.) zachovávají při požárech svoji stabilitu a únosnost několikanásobně déle než např. ocelové, které jsou klasifikovány jako „nehořlavé“. V praxi však není ani tak důležité zda dřevo hoří, ale jak dlouho celá konstrukce odolá trvalému působení ohně a ztrácí svou únosnost.
Antimikrobiální vlastnosti
Na neošetřeném dřevěném povrchu salmonela během několika minut odumře, zatímco na plastovém povrchu dokáže nejen přežít, ale také se rozmnožovat. Snížíme-li vlhkost dřeva pod hranici 12%, výrazným způsobem snížíme možnost napadení dřeva jak dřevokazným hmyzem, tak houbami napadajícími dřevo. Při takto nízké vlhkosti bude i dosti vysoká úmrtnost larev hmyzu, které již dřevo napadly. U hub dojde k zastavení jejich činnosti do doby, než bude vlhkost jim opět vyhovující.
Dřevovláknité desky jako tepelná izolace
Izolace přírodního původu z obnovitelného zdroje. Izolační materiály ze dřeva jsou velmi rozdílné, spektrum využívání zasahuje od dřevěných pilin z výroby řeziva až po dřevní štěpky. Izolační desky z dřevovláken propouštějí vodní páru a jsou účinné též jako zvuková izolace.
Čtěte také: Druhy a vlastnosti dřevěných plotových dílců
Výroba dřevovláknitých desek
Měkké dřevovláknité desky se vyrábí ze smrkového nebo borového dřeva. Jako surovina se používají například zbytky vzniklé při zpracovávání v dřevařském průmyslu a odpadní dřevo. Dřevo se rozseká na polena a dále se tepelně a mechanicky zpracuje do podoby jemných vláken. Pevnost je zaručena propojením a slepením vláken při lisování. Přírodní pryskyřice vyskytující se v dřevité hmotě se navázáním na přidávaný kamenec uvolní a propůjčují deskám po vysušení požadovanou pevnost bez přidání pojiv.
Do desek, které mají být odolné vůči vlhkosti, se s ohledem na jejich oblast použití přidávají různé vodoodpudivé (hydrofobizační) prostředky - jako například bitumen, vosk, nebo náhražky bitumenu na bázi přírodních pryskyřic. Vícevrstevné desky jsou slepovány klihem na dřevo. Voda vznikající při procesu lisování může být přivedena zpět do továrního oběhu.
Vláknina vzniká mokrým procesem a upravuje se formováním do desek. Nezbytný je přídavek pojiva pro zpevnění struktury, případně dosažení zvýšené hydrofobní odolnosti a snížení hořlavosti. Obvyklá objemová hmotnost desek činí ρ є[190; 250]kg/m³.
Použití dřevovláknitých desek
Dřevovláknité desky jsou nabízeny v tloušťkách od 6 do 100 milimetrů.
- Vnitřní izolace: Lze je použít na podlahové konstrukce, do suchých podlah, lehkých dělicích stěn a příček a též pro izolaci zvukovou.
- Vnější izolace: Jsou vhodné na tepelnou izolaci zavěšených fasád a fasád s nosiči omítky, na ochranu sklepních stěn a lehkých vnějších stěn budov, pro obednění dělicích zdí u řadových domků. Používají se též k izolaci tepelných mostů.
- Střešní izolace: Desky pro střešní izolaci mohou nahradit obvyklé střešní a půdní konstrukce z dřevěného bednění s bitumenovou lepenkou. Výhodami jsou dodatečné izolační účinky, malý difúzní odpor a snadná rozložitelnost.
Izolace v této materiálové kategorii mají společnou vlastnost: vysokou akumulaci tepla při současném zachování nízkého součinitele prostupu tepla. To je výhodné především pro izolaci podkroví nebo lehkých staveb. Díky vysoké tepelné kapacitě dochází k prodloužení fázového posunu při prostupu tepla. Další výhodou je nízká ekologická stopa. Izolace se vyrábí z dřevních vláken s přídavkem síranu hlinitého a zpevňujících plnidel popřípadě dalších přísad (např. hydrofobizované přídavky vodního skla a parafínu). Deskové dřevovláknité izolace je možno využít pro výplně sloupkových konstrukcí. Ve větších objemových hmotnostech se užívají jako fasádní izolace či nadkrokevní tepelná izolace, kde mohou některé typy desek díky silné hydrofobizaci zastat funkci pojistné hydroizolace. Tuhé desky je možné využít i pro izolaci podlah. Tuhé desky lze použít i jako konstrukční materiál.
Čtěte také: Výhody a nevýhody betonových plotů s dřevěným dekorem
Vlastnosti dřevovláknitých desek
Účinnost tepelné izolace je horší než u minerální vlny nebo expandovaného polystyrénu. Pro místa s možností pronikání vlhkosti jsou určeny desky hydrofobizované přidáním přírodní pryskyřice nebo bitumenu. Emise formaldehydu dané způsobem výroby jsou nižší než u přírodního dřeva. Izolace se vyrábí i v nehořlavé úpravě.
Doporučujeme:
- Desky pojené formaldehydovými pryskyřicemi nebo upravené bitumenem nepoužívat ve vnitřních prostorách.
- Pečlivě vybírat ze široké škály výrobků podle účelu použití (odolnost proti ohni, vodě, tepelná nebo zvuková izolace atd.).
Likvidace dřevovláknitých desek
Desky s bitumenem nelze spalovat v domácnostech.
Srovnání s ostatními izolačními materiály
Syntetické izolační materiály, jako minerální a skelná vata, pěnový polystyrén, polyuretan atd., nastoupily na trh teprve v 60. letech 20. století. V průběhu posledních 5 let se opět zvyšuje podíl izolačních materiálů z přírodních surovin, protože se zjišťuje, že syntetické produkty z dřívějších let zcela nesplňují požadavky současného stavu poznání. Biologickými testy bylo prokázáno, že některé z takto vyrobených izolací jsou zdravotně závadné a některé z nich byly z výroby vyřazeny zcela. Jde zejména o vláknité materiály uvolňující úlomky vláken.
Minerální vlna
Minerální vlna nebo také vata je obecné označení izolačního materiálu na bázi vláken minerálního původu, která společně s pojivem (obvykle pryskyřice) vytvářejí kombinaci vlastností, jimž se jiný izolační materiál těžko rovná. Podle hlavních výrobních surovin - z roztavené horniny, případně rozvlákněné taveniny s přídavkem skleněných střepů (až 80 %) nebo strusky (průmyslového odpadu) - se dělí na skelnou, kamennou (též čedičovou) a keramickou vlnu.
- Tepelná izolace: Použitím minerální vlny vytvoříme bariéru, která zamezí přirozené tendenci tepla přesouvat se do chladnějších ploch; protože je vlna nevodivá, vzduch se drží jen v její matrici.
- Ohnivzdornost: Ohnivzdorné materiály, jakým minerální vlna je, poskytují důležité minuty navíc ke zpomalení či úplnému zabránění šíření ohně. Minerální vlna je nehořlavá i bez přidaných samozhášecích chemikálií.
- Zvuková izolace: Vzhledem ke svému složení poskytuje izolace z minerální vlny vysoce účinnou ochranu před hlukem. V nejběžnějších konstrukcích každý centimetr minerální izolace může zvýšit celkovou neprůzvučnost konstrukce o 1 dB.
- Vlhkostní odolnost: Minerální izolace je vyrobena z anorganické hmoty, která nepohlcuje vlhkost. Neposkytuje tedy živnou půdu a ve výsledku to znamená, že existuje jen málo důvodů, proč by se v ní mikroorganismům mělo líbit.
Minerální izolace je prodyšná stejně jako vzduch a tedy vhodná do difuzně otevřených konstrukcí. Výběr vhodné formy použití izolačního materiálu záleží na typu konstrukce a na mechanickém zatížení na konstrukci působícím. Pevné desky izolace lze použít do konstrukcí se zatížením například u kontaktních fasád dřevostaveb.
Celulózová izolace
Jedním z nejvhodnějších typů izolantu pro dřevostavby je izolant na bázi celulózy, který vzniká úpravou druhotné suroviny - sběrového papíru. Kromě uvedených vlastností zejména i díky schopnosti akumulace tepla, čímž tuto jinak chybějící vlastnost dřeva vhodně doplňuje. Klíčovou vlastností foukané izolace od společnosti CIUR, a.s. je tzv. měrná tepelná kapacita, která je pro schopnost akumulace zásadní. V případě foukané izolace Climatizer Plus dosahuje výjimečných hodnot až 2020 J/kg.K, což je hodnota dvoj až vícenásobná ve srovnání s jinými izolačními materiály a dokáže zadržet teplo až na 7 hodin.
Jde o papírovou cupaninu, získanou recyklací papíru. Vyrábí se s přídavkem příměsí, boritých solí, síranu hořečnatého, fosforečnanu amonného. Kombinace těchto přísad v celulózové tepelné izolaci způsobuje zvýšenou odolnost proti ohni, plísním a houbám a současně odpuzuje hmyz a drobné hlodavce. Jde o nejznámější materiál pro foukané izolace. Potrubím s hnaným vzduchem se hmota ukládá do dutin v konstrukci. Aplikace je možná i jako volně ložená například do nepochůzných půdních prostorů.
Materiálem je celulózová izolace pro mokrou aplikaci shodná s celulózou pro suchou aplikaci. Rozdíl nastává při realizaci, kdy se do stříkací trysky přidává k rozvlákněnému papíru malé množství vody. To způsobí lepivé vlastnosti mokrého papíru a jeho ulpívání na povrchu konstrukce. Mokrý způsob nanášení není určen do nepřístupných dutin, je nutné zajistit k povrchu celoplošně přístup. Výhodou je okamžitá vizuální kontrola míry vyplnění prostoru izolantem. Lepivý mokrý materiál následně schne (doba vysychání v řádu hodin) a tvrdne. Tím je zaručeno jeho nulové sedání v průběhu času. Další výhodou tvarové stálosti je chování při požáru, kdy se materiál ani prohořelou dutinou nevysype.
Ekologické aspekty a vliv na zdraví
Dřevo je surovinou obnovitelnou a proto je při odpovídajícím hospodaření k dispozici prakticky neomezeně. Poptávka po izolačních materiálech na bázi umělých hmot v posledních desetiletích ve stavebnictví poněkud vytlačila užívání dřevovláknitých desek. Údaje o spotřebě energie při výrobě jsou poněkud rozporné, vzhledem k povaze výrobního procesu by se neměly pohybovat příliš vysoko. Zatížení životního prostředí odpadními vodami vzniklými při výrobě je při uzavřeném koloběhu minimalizováno.
Účinky ohrožující zdraví nejsou známy. Tento izolační materiál v podstatě odpovídá požadavkům na ekologicky šetrný výrobek a představuje alternativu k izolacím z umělých hmot nebo minerálních vláken. Každý Evropan má ročně k dispozici 1 m³ nově dorůstajícího dřeva. Rozhodnete-li se pro dřevěný dům, odeberete ze vzduchu asi tunu kysličníku uhličitého, který je ve dřevě neškodně uložen.
Hlavními argumenty pro (znovu)využívání přírodních materiálů jsou:
- omezené možnosti pro čerpání přírodních surovin
- znovuvyužívání materiálů v přírodním koloběhu
- výhodné tepelnětechnické vlastnosti přírodních materiálů
V současné době musí být všechny stavební materiály schváleny hygienickou kontrolou. Climatizer Plus jako první v České republice obdržel ekologické ocenění: Ekologicky šetrný výrobek pod číslem 0101. Celulózová izolace má velmi nízký potenciál pro globální oteplování neboli Global Warming Potential (GWP). Jde o veličinu, která říká, jakou měrou a v jakém časovém horizontu přispívá daný produkt ke zvýšení skleníkových plynů v atmosféře, vše je vztaženo na sloučeninu oxidu uhličitého.
Další typy přírodních izolací
Dřevěná vlna
Jde o nejstarší způsob zpracování dřevité suroviny. Jako pojiva se používá portlandského cementu, magnezitu nebo vodního skla. Lisovaná hmota v deskách má širokou použitelnost ve stavebním průmyslu. Obvyklá objemová hmotnost desek činí ρ є[350; 480]kg/m³. Lisované dutinové tvarovky lze kombinovat s jinými tepelnými izolacemi.
Konopná izolace
Skládají se z konopného pazdeří, konopného vlákna a příměsí sody k omezení hoření a plísní. Používá se k výplním dřevěných konstrukcí krovů nebo stěn a stropů dřevostaveb. Ve slabých rohožích je využívána jako výplň mezi prvky srubových staveb. Tepelná kapacita konopných materiálů je c = 1600 J/kg‧K. Technické konopí dodávají České firmy Izolace Konopí CZ pod značkou Termo-konopí, Omega Project pod značkou Canabest.
Ovčí vlna
Vstupní materiál je ovčí vlna s příměsí proti biologické degradaci a molům. Pro hlodavce je ovčí vlna nestravitelná.
Dřevo ve stavebnictví
Dřevo se stále více používá ve stavebnictví jako hlavní konstrukční prvek pro obvodové stěny domů. V severských zemích, jako je například Finsko či Norsko, se domky staví ze dřeva běžně. Dřevo je oblíbený stavební materiál, protože je snadno dostupné, udržuje příjemnou atmosféru a hlavně velmi dobře udržuje teplo. Životnost moderních dřevostaveb je plně srovnatelná se stavbami z jiných materiálů.
I mezi jednotlivými typy dřeva jsou různé vlastnosti tepelné izolace. Tvrdé dřevo, jako je například dřevo z dubů, buků či exotických stromů má sice větší mechanickou odolnost, ale izoluje méně. Lepším izolantem jsou měkká dřeva, která jsou navíc levnější. Například takový smrk už po 40 letech můžete pokácet, ale dubu to trvá až 140 let.
Dřevo má tendenci se prohýbat a praskat, proto se dnes na výrobu oken a dveří používají zejména eurohranoly - třívrstvé lepené hranoly ze dřeva. Díky rozřezání a opětovnému slepení dřeva, získává hranol pružnost a odolnost, která má pak velmi vysokou životnost.
Měrná tepelná kapacita vybraných materiálů
| Materiál | Měrná tepelná kapacita (c) [J/kg·K] |
|---|---|
| Minerální vlna | cca 850 |
| Dřevitá izolace | 2100 |
| Climatizer Plus (foukaná celulózová izolace) | až 2020 |
| Konopné materiály | 1600 |
*Měrná tepelná kapacita vybraných materiálů je orientační pro účely porovnání jednotlivých materiálů.
tags: #dřevo #tepelná #izolace #vlastnosti