Extrudovaný polystyren, označovaný zkratkou XPS (Extruded PolyStyrene Foam), byl vyvinut chemickou společností Dow Chemical ve čtyřicátých letech minulého století na základě požadavku amerického ministerstva obrany. Po ukončení války byl tento výrobek s vynikajícími tepelně izolačními vlastnostmi uvolněn i pro komerční využití. V padesátých letech minulého století vznikl na základě existence extrudovaného polystyrenu i koncept obrácené střechy, který poprvé umožnil použít tepelnou izolaci na vnější straně střešního pláště. Postupně začaly výrobky z XPS vyrábět i jiní výrobci a dnes se používá pro mnoho aplikací. Historicky jsou známy jeho vynikající vlastnosti z hlediska expozic, kde je vystaven působení vody, vlhkosti a zachovává si své tepelněizolační vlastnosti jako jediný tepelněizolační materiál.
Výhody extrudovaného polystyrenu (XPS)
XPS se liší od pěnového polystyrenu nejen svojí homogenní strukturou pěnové hmoty s uzavřenými buňkami a barvou, ale zejména významně vyšší pevností v tlaku, minimální nasákavostí a nižší hodnotou maximálního tepelného namáhání. Právě minimální hodnoty nasákavosti XPS jej předurčily jako jedinou tepelnou izolaci, kterou je možné položit na hydroizolaci a vystavit po celou dobu životnosti střechy působení vlhkosti a teplotním vlivům - tedy vytvořit tzv. obrácenou střechu neboli střechu s opačným pořadím vrstev.
Největší předností tepelné izolace z extrudovaného polystyrenu pro ploché střechy je jeho mimořádná pevnost v tlaku v kombinaci s minimální nasákavostí (včetně nasákavosti difuzním způsobem) a s tím související mrazuvzdornost. Tím je dané jeho uplatnění ve stavebnictví - všude tam, kde je voda, nebo vlhkost nebo významné zatížení.
Ochrana hydroizolačního materiálu
Nejvýznamnější výhodou je přímá ochrana hydroizolačního materiálu, a to ve dvou formách: jednak při překrytí hydroizolace tepelnou izolací se velmi špatně hydroizolace propichuje, takže první velkou výhodou střech s obráceným nebo kombinovaným pořadím vrstev je ochrana hydroizolačního povlaku před mechanickým poškozením. Vzhledem k tomu, že mechanické poškození je prakticky nejvýznamnějším fenoménem, který ničí hydroizolační materiály, je to velmi významný faktor rozhodování. Je naprosto jasné, že kdyby tomuto namáhání vzdoroval pouze hydroizolační povlak, neměl by šanci toto brutální namáhání přežít.
Kromě UV záření je nejvýznamnějším degradantem hydroizolačních materiálů teplota. Klimatické změny mají významný vliv i na životnost hydroizolačních materiálů, jejich ukrytím pod XPS dosáhneme výrazného poklesu teploty, a tedy výrazně nižšího namáhání hydroizolačních materiálů teplotou.
Čtěte také: Výběr polystyrenu pro zateplení
Další funkce a výhody
- Volně kladené desky tepelné izolace s vystřídanou spárou pak poskytují ochranu hydroizolaci před teplotními výkyvy, opakovaným cyklům mráz-tání či roztažností a smršťováním.
- S tím souvisí i prodloužená životnost střešního pláště pohybující se v rozmezí 30-45 let, doložená posudky znalců a realizovanými projekty v Evropě.
- Výhodou extrudovaného polystyrénu je vynikající koeficient stlačitelnosti/roztažnosti a tím viskoelastické chování.
- Kromě velmi významných výhod z hlediska bezpečnosti vzhledem k hydroizolačním systémům, které jsou kryty velmi účinným systémem ochrany proti mechanickému poškození, nesmíme zapomenout na vynikající vlastnosti těchto skladeb z hlediska stavební fyziky. U těchto skladeb není nutné se obávat stavebně fyzikálních problémů, zejména pasivní bilance zkondenzované a vypařené vody.
Typické použití XPS
XPS se používá zejména pro inverzní ploché střechy (někdy také nazývané s opačným pořadím vrstev, popř. obrácené). V kombinaci s jinými izolanty se používá v tzv. DUO střeše, kde spodní vrstvu tepelné izolace pod hydroizolací tvoří nejčastěji pěnový polystyren a druhou vrstvu nad hydroizolací pak extrudovaný polystyren XPS s přitížením. Typickým použitím pro XPS jsou skladby plochých střech s provozním souvrstvím.
Skladby plochých střech
Konstrukce inverzní střechy se využívá již přes 50 let. Idea této konstrukce byla jednoduchá - vytvořit pro plochou střechu difuzně otevřené řešení, tj. směrem ven z konstrukce snižovat difuzní odpor. Difuzně uzavřená hydroizolace se tak přesunula na vnitřní stranu konstrukce a přebírá tak i funkci parozábrany.
Skladby střešních plášťů s obráceným pořadím vrstev nebo s kombinovaným pořadím vrstev poskytují něco nesmírně důležitého - bezpečnost - tj. jistotu, že mechanicky poškodit hydroizolaci pod tepelnou izolací z XPS není opravdu nic jednoduchého.
Doporučené skladby pro provozní střechy:
- Nosná konstrukce střechy: Musí být dimenzována na staticky min. únosnost dle provedených výpočtů v souladu s platnými předpisy či normami pro daný typ užitné střechy. Doporučujeme nosnou konstrukci s minimální plošnou hmotností 250 kg/m2 a tepelným odporem R ≥ 0.15 (m2K)/W, zabezpečující dostatečnou tepelnou stabilitu konstrukce v případě krátkodobého průsaku přívalové vody skrz spoje desek a možné ochlazení konstrukce s kondenzací na vnitřní straně. Dále doporučujeme sklon 1-3% pro snadný a rychlý odtok vody do vpustí, které jsou vždy nejnižším bodem konstrukce střechy.
- Hydroizolace: Pokládá se přímo na rovnou, resp. vyspádovanou vrstvu nosné konstrukce. Před samotnou pokládkou hydroizolace musí být plocha zbavena nečistot, volných zbytků a proveden penetrační nátěr. Vrstvu hydroizolace by měly tvořit dvě vrstvy hydroizolačních pásů, druh použitých pásů, vždy dle individuálních potřeb projektu a specifikace projektanta (např. druh pásu s vložkou, resistivita proti zakořenění atd). Jediný problém, který byl v minulosti zaznamenán, byly měkčené PVC pásy, obsahující organická rozpouštědla s negativním vlivem na XPS, v podobě nevratné degradace materiálu. Z pohledu dnešní technologie výroby PVC hydroizolací lze však říci, že toto riziko představuje okrajový problém. Platí však vždy zásada obrátit se na výrobce v případě jakýchkoliv nejasností ohledně slučitelnosti s polystyrenem. Od okamžiku položení hydroizolace je další postup prací značně nezávislý na počasí a tím poskytnuta prodloužená stavební připravenost konstrukce pro realizaci střechy v průběhu roku.
- Tepelná izolace z extrudovaného polystyrenu (XPS): XPS desky jsou volně pokládány na hydroizolaci těsně k sobě s vystřídanou spárou na vazbu. Desky jsou opatřeny po celém obvodu polodrážkou pro řádné spojení bez tepelných mostů. Standardní rozměry desek jsou 1250x600mm s hladkým-extruzním povrchem.
- Separační vrstva: Z důvodu oddělení tepelné izolace od vrchních souvrství střechy se provádí separační vrstva pomocí geotextilie. Použitá geotextilie by měla být z netkaných látek, difuzně otevřená a s nízkou retenční nasákavostí, s vyloučením možnosti vytvořit parotěsnou zábranu. Dále pak jsou požadavky zejména na její odolnost proti prorůstání kořínků a pevnost v tahu. Minimální přesahy 100 mm a dle zkušeností je vysoce doporučeno používat gramáž do 180g/m2 se světlou barvou. Osvědčily se zejména polypropylenové textilie s plošnou hmotností 140g/m2, příkladem může být Roofmate R nebo Typar.
- Přitěžovací vrstva: U inverzních plochých střech se pro stabilizaci spodních vrstev využívá hmotnosti vrchní přítlačné vrstvy. Stabilizace se provádí zejména z důvodu zabezpečení proti sání větru. Je nezbytné navrhnout dostatečnou přitěžovací vrstvu, ať se jedná o štěrkový zásyp, vegetační vrstvu, betonovou dlažbu/dlaždice, železobetonovou desku či betonové prefabrikáty. U zatížení štěrkovou vrstvou by sklon střechy neměl být větší než 10%, aby nedocházelo k posunům kameniva. Dále pak vrstvy nesmí obsahovat výrazný podíl jemných částic, aby nedocházelo k zanášení odvodňovacích prvků, tzn. použít jen prané kamenivo o min. frakci 16 a tloušťky 50mm.
V minulých letech došlo i k významné další inovaci, a to použití DHV - doplňkové hydroizolační vrstvy - FIBRAN SKIN (FIBRANskin VENT - Fibran). Zde se jedná o použití lehké, tenké hydroizolační vrstvy na překrytí tepelné izolace. Jedná se o ekvivalentní použití této hydroizolace k odvedení maximálního množství vody z vnějšího povrchu teplené izolace k odvodnění. Tímto způsobem se eliminuje ochlazovací efekt protékající vody spárami teplené izolace XPS.
Střešní terasy a parkoviště
Konstrukce střešních teras jsou stále rozšířenější. Také v případě pokládky terasy s dlažbou na podložkách u ploché střechy s EPS je třeba vzhledem k vysokému bodovému zatížení (překračujícímu zatížitelnost EPS) použít roznášecí desky extrudovaného polystyrenu XPS. Vytváříme tak DUO střechu s kombinací tepelné izolace EPS a XPS.
Čtěte také: Jak vybrat řezačku na XPS?
Velmi vysoká pevnost XPS v tlaku jej předurčuje také pro střešní konstrukce s parkovacími plochami. Tyto rozdělujeme na parkoviště s lehkým a těžkým provozem.
Pro střechy parkovišť se zámkovou dlažbou a betonovou dlažbou na podložkách je určen materiál Styrodur® 5000 CS. Tato izolační deska disponuje dostatečnou pevnosti v tlaku (při bodovém zatížení), aby se při přejetí nepřípustně silně nepropružila.
V případě návrhu střešní terasy s XPS v inverzní skladbě s geotextilií pod podložkami (tj. ochranou XPS proto průniku UV záření spárami) vzniká v některých případech problém se zahníváním nečistot v této geotextilii. Tento nedostatek je možno vyřešit tak, že se XPS desky aplikují přímo na EPS pod hlavní hydroizolační souvrství. Pod podložky se na hydroizolaci umísťuje doplňkový přířez ochranného materiálu (např. použité hydroizolace). Tak jsou nečistoty pod dlažbou průběžně odplavovány a nemohou zde zahnívat. Mezi dlažbou se navrhují úzké spáry (max. 4mm), aby nemohlo dojít k poškození hydroizolace (například od nedopalku cigarety).
Důležité aspekty při návrhu a realizaci
Volba geotextilie
Jak již bylo zmíněno, je volba správné geotextilie jako separační vrstvy velmi důležitá. Často se v projektu setkáváme s použitím geotextilií s hmotností 300-500g/m2, tmavé barvy, které s kombinací jižní orientace plochy a vystavení letních teplot mohou způsobit deformace XPS desek. Tento jev se vyskytuje zpravidla u dvouvrstvé skladby XPS desek, kde teplotně namáhaná vrchní deska je odizolována spodní vrstvou XPS. Nevhodná geotextilie pak při intenzivních slunečních letních dnech absorbuje a kontinuálně přenáší zvýšené teplotní namáhání na vrchní vrstvu desek, u kterých může dojít k deformacím vlivem rozdílných teplot mezi vrchní a spodní vrstvou. Deformace prvotně probíhá u desek ve směru horizontálním (extruzním), avšak ta je omezena těsnou skladbou desek včetně pevného ohraničení např. atikou. Desky se pak mohou deformovat ve směru vertikálním, takzvaný efekt zvlnění desek. Dodržením vhodné geotextilie s nízkou hmotností do 180 g/m2 se světlou barvou lze výše popsanému efektu předejít. Také nenásákavost geotextilie s difuzní paropropustností je nezbytnou podmínkou pro správnou funkci střešního pláště. V případě nesplnění tohoto požadavku bude geotextilie tvořit difuzně uzavřenou vrstvu v konstrukci střechy představující riziko zvýšené kondenzace vlhkosti v samotných deskách a to na principu, že vlhkost nemůže difundovat z mezivrstvy pod tepelnou a nad vodotěsnou izolací, kde lze očekávat relativní vlhkost a tedy i poměrně vysoký tlak vodní páry.
Jednovrstvá vs. dvouvrstvá skladba XPS
Často kladenou otázkou je, zda použít jednu vrstvu nebo dvě vrstvy XPS a v čem jsou možná rizika či rozdíly. V minulosti bylo dle platných požadavků na tloušťku tepelné izolace v konstrukci střechy zásadou vždy použít jednu vrstvu desek. Příznivci dvouvrstvé varianty poukazovali na tepelné mosty, které jsou však řešeny polodrážkou po obvodu desky a propagovali tuto variantu víceméně z důvodu omezené možnosti nabízet XPS desky v tloušťkách 120 mm a více.
Čtěte také: Vše o XPS izolaci
Použití desek v jedné vrstvě je nejméně rizikové z hlediska difuze vlhkosti směrem ven z konstrukce, avšak s narůstajícími požadavky na tloušťku desek dle normových hodnot U (projekty s tloušťkou 200mm a více) a zejména pak dostupnost standardně vyráběných tlouštěk 160mm dává prostor použít dvouvrstvou XPS skladbu. U jednovrstvé koncepce je třeba brát v úvahu technologické možnosti výrobců ve vazbě na toleranci tloušťky a rovinnosti dle EN 13164 u desek nad 120mm (tolerance tloušťky -2/+8mm, rovinnost +7mm) a v porovnání s dvouvrstvou skladbou i vyšší výpočtovou hodnotu součinitele tepelné vodivosti. Obecně platí zásada: vždy použít jednovrstvou skladbu v konstrukci s tepelnou izolací tloušťky min. 120 mm.
Dvouvrstvé řešení je dle našich propočtů a zkušeností možné použít pro tloušťku od 140 mm, se spodní vrstvou XPS min. 80mm, tzn. kombinace 80+60mm. Nedostatkem tohoto řešení je možná dlouhodobá větší hodnota nasákavosti spodních desek oproti deklarované hodnotě. Zvýšená nasákavost je dána obdobným mechanismem jako u výše zmiňované nasákavosti v případě nesprávné geotextilie. Funkci vrstvy s vysokým difúzním odporem v tomto případě plní možný výskyt vodního filmu mezi spodní a vrchní vrstvou XPS desek. Při dodržení min. 80 mm tloušťky spodní vrstvy je tento jev zvýšené nasákavosti desek podstatně redukován. Čím má spodní vrstva větší tloušťku (100/120mm), tím je možnost zvýšené vlhkosti v deskách menší. Pro zachování navržených tepelně izolačních hodnot střechy doporučujeme započítat ve dvouvrstvé skladbě +10mm tepelného izolantu, který kompenzuje možné zvýšení vlhkosti v deskách resp. zvýšení součinitele tepelné vodivosti. Výpočtem bylo rovněž doloženo, že jednovrstvá skladba z XPS o tloušťce 120 mm odpovídá 140 mm dvouvrstvé skladbě (zadávací hodnoty výpočtu byly pro průměrné hodnoty nasákavosti po 40 letech a za předpokladu že mezi deskami uvažujeme stálý vodní film).
| Skladba XPS | Minimální tloušťka | Výhody | Nevýhody |
|---|---|---|---|
| Jednovrstvá | 120 mm | Nejnižší riziko difuze vlhkosti, méně složitá instalace. | Omezená dostupnost vyšších tlouštěk, vyšší výpočtová hodnota součinitele tepelné vodivosti u vyšších tlouštěk. |
| Dvouvrstvá | 140 mm (spodní vrstva min. 80 mm) | Umožňuje dosažení vyšších tlouštěk izolace, flexibilita. | Možná dlouhodobě vyšší nasákavost spodních desek, nutnost zohlednit +10 mm izolantu pro kompenzaci vlhkosti. |
Problémy a jejich řešení
Nejčastěji reklamovanou závadou je nerovnost podkladu a nestabilita povrchu dlažby v případě dlažby na podložkách. Tento jev ovlivňují faktory jako jsou nevhodně výškově provedené přesahy u hydroizolace, pokládka tepelně izolačních desek na průběžný spoj hydroizolace a samotné uložení dlažby. Tento jev se zejména váže na použití nerektifikačních podložek (plastové terče či pryžové prvky).
Samotný XPS je pro kořenový systém nepropustný, pouze u spojů mezi deskami je možné proniknutí kořínků pod desku. Jev prorůstání kořínků byl pozorován u dlažby na terasách pokládané do kamenné drti či štěrkového posypu u nepochozích střech. Správným použitím frakce vymývaného kameniva společně s odolností separační textilie se tento jev eliminuje, nicméně se neubráníme možnému výskytu náletové vegetace či plevele přeneseného větrem. Ani ten by však díky rezistentním vlastnostem výše uvedených vrstev neměl způsobovat poruchy ve střešním plášti. U každé střechy je potřeba zajistit pravidelnou prohlídku střechy s údržbou, tzn. odstranění plevele a nechtěné náletové zeleně.
Evropská norma EN 6946 (Stavební prvky a stavební konstrukce - tepelný odpor a součinitel prostupu tepla - výpočtová metoda) udává přirážku 0,04 jako zhodnocení vlivu podtékající srážkové vody pod vrstvou tepelné izolace z extrudovaného polystyrenu u inverzních střešních konstrukcí. V tomto případě se jedná o zhruba 5% penalizaci k hodnotě tepelné propustnosti, která představuje pro návrh hodnotu +10 mm tepelného izolantu. Tato přirážka eliminuje možný problém v případě prudkého přívalového deště či tání velkého množství sněhu, který může vést k částečnému podtékání tepelné izolace skrz spoje desek a následnému ochlazování nosné konstrukce s možností kondenzace vodní páry na vnitřním povrchu střešního pláště. K tomuto jevu může dojít především v případech objektů s větším vlhkým vnitřním prostředím a zejména v případech nosných konstrukcí s nižší tepelnou stabilitou, tzn. lehkých nosných konstrukcí. Zde platí již výše zmíněná doporučená hodnota pro nosnou konstrukci min. 250 kg/m2 s tepelným odporem R ≥ 0.15 (m2K)/W, zabezpečující dostatečnou tepelnou stabilitu a tím i zamezení možné kondenzaci vodních par. V případě, že nemůžeme dodržet tyto návrhové hodnoty či u provozů s velkou vnitřní vlhkostí, je možné použít variantu DUO střechy s kombinací tepelné izolace pod a nad hydroizolací.
tags: #extrudovaný #polystyren #pod #hydroizolaci #informace