Termoreflexní izolace se pomalu dostávají do povědomí uživatelů, ačkoliv s poptávkou po polystyrenových izolacích nebo po minerální vlně se prozatím nemohou srovnávat. Rozporuplné názory na termoreflexní izolace nás dovedly k sepsání tohoto článku, ve kterém se snažíme posoudit jejich tepelněizolační vlastnosti podle tepelného odporu R. Pro jeho normativní určení bylo nutné sestavit měřící skříň Hot Box, ve které byly vzorky termoreflexní izolace proměřeny.
Požadavky na tepelné izolace a inovace
Ceny energií v posledních letech stále rostou a výhled do dalších let nevypadá nijak lépe. Z tohoto důvodu jsou výměna starých oken za moderní dřevěná či plastová okna s trojskly nebo revitalizace paneláků pomocí zateplovacích systémů i s dalšími záchrannými kroky způsoby k úsporám. Dle směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/31/EU o energetické náročnosti budov nastává povinnost od roku 2020 stavět domy, které budou mít spotřebu energie blízkou nule.
Pokud prostudujeme trh se stavebními materiály pro výstavbu obvodových stěn, najdeme pouze několik výjimek, které tuto hodnotu splňují nebo se jí alespoň přibližují, avšak i cena těchto materiálů je podstatně vyšší. A právě tady nastupují na scénu výrobci tepelných izolantů, kteří mezi sebou svádějí boj o co nejnižší hodnotu součinitele tepelné vodivosti λ [W.m-1.K-1], což je obvyklá hodnoticí veličina běžných tepelných izolací. Rovněž se snaží dosáhnout co nejnižší tloušťky tepelné izolace, aniž by se zhoršily jiné vlastnosti. Toho se snaží docílit i výrobci termoreflexních bublinkových izolací. Jelikož ale tyto izolace nejsou homogenním materiálem, jako je například EPS či MW, nemohou být charakterizovány podle součinitele tepelné vodivosti λ.
Charakteristika tepelněreflexních izolací
Termoreflexní izolace fungují na principu odrazu infračerveného elektromagnetického záření, tedy tepelného záření. V chladném období odrážejí tepelné záření zpět do interiéru a naopak v horkém letním období odrážejí sluneční záření zpět do exteriéru, čímž brání přehřátí interiéru. Termoreflexní izolace mají dvě důležité vlastnosti, které zásadně ovlivňují jejich tepelněizolační schopnosti. Jsou jimi emisivita a reflektance, jež ovlivňují složku sálání poblíž reflexního povrchu.
Izolace se skládá z vrstvy hliníkové fólie a bublinkové fólie na bázi LDPE (nízkohustotní polyetylén) či na bázi HDPE (vysokohustotní polyetylén) o tloušťce několika milimetrů, popřípadě se využívají i pěnové fólie, které jsou pokovené velmi tenkou vrstvou hliníku z obou stran nebo pouze z jedné strany. Termoreflexní fóliové izolace plní dvě důležité funkce, a to funkci tepelněizolační a parotěsnicí. Jsou tedy vhodné pro použití do střešních plášťů, kdy ušetří vrstvu fólie jako parozábrany. Dále mají vysokou odolnost vůči různým druhům chemikálií, škůdcům, ultrafialovému záření a nejsou navlhavé. Z ekologického hlediska se jedná o recyklovatelný materiál, který neuvolňuje žádné škodlivé látky do svého okolí.
Čtěte také: Průvodce kročejovou izolací
Termoreflexní izolace jsou elektricky nevodivé a jsou snadno hořlavé, dle třídy reakce na oheň podle ČSN EN 13501-1 se řadí do kategorie E až F. Reflexní hliníkové fólie s čistotou 99,9 % mají hodnotu reflektance (odrazivosti) okolo 95 % dle většiny výrobců. Malá hmotnost termoreflexních izolací je dána použitím lehkých materiálů, jedním z nich je bublinková fólie. Ta je odolná vůči vlhkosti, je pružná a díky malým vzduchovým bublinkám má příznivou tepelněizolační schopnost. Bublinky vzduchu jsou rozmístěny rovnoměrně po ploše fólie a jejich výška se pohybuje řádově od 3 do 12 mm, přičemž průměr bývá od 10 do 30 mm. Velikost vzduchových bublin je prioritní z hlediska způsobu šíření tepla. Zajištěním optimálního rozměru docílíme, že se teplo šíří převážně sáláním, nikoliv prouděním, které je v tomto případě nechtěnou složkou. Tepelný odpor termoreflexních izolací se velmi liší v závislosti na tloušťce izolace, skladebném uspořádání, vlastnostech použitých materiálů apod. Hodnoty tepelného odporu R se pohybují od 0,5 do 5 m2.K.W-1, tato hodnota však není konečná. Termoreflexní izolace se často instalují mezi dřevěný rošt, který vytvoří uzavřené vzduchové mezery a ty dále zvyšují celkovou hodnotu tepelného odporu.
Měřidlo Hot Box podle normy EN ISO 8990
Tato metoda slouží ke stanovení hodnoty tepelného odporu termoreflexních izolací. Název Hot Box lze volně přeložit jako „chráněná teplá skříň“. Zařízení je určeno pro stanovení celkového množství tepla, které projde vzorkem termoreflexní izolace ze strany o vyšší teplotě na stranu o teplotě nižší. Zařízení je plnohodnotně vybaveno tak, aby se výsledky měření těsně přiblížily skutečnosti. Materiálem měřicí skříně je extrudovaný polystyren, kvůli jeho dobrým tepelně izolačním vlastnostem a větší pevnosti ve srovnání s klasickým pěnovým polystyrenem EPS. Měřicí zařízení se skládá z teplé a chladné části pro nastavení teplotního spádu na měřeném vzorku, což imituje podmínky prostředí. Mezi tyto dvě komory je upevněn vzorek izolace. V našem případě se chladná část skříně ochlazovala pomocí mrazáku a teplá část byla vyhřívána topnými, ohebnými a samolepicími PES fóliemi.
Vzorky termoreflexních fóliových izolací
Vzorky termoreflexních izolací, které byly použity pro měření v zařízení Hot Box, byly vyrobeny z LDPE bublinkové fólie s velkými bublinkami o průměru 30 mm a výšce 10 mm v kombinaci s různými druhy hliníkové fólie. Vzorky izolací jsou v rozsahu od základní skladby ABBA (Al fólie - bublinková fólie - Al fólie) až po několik vrstev. Použité značení souvrství izolace vychází ze zkratek jednotlivých vrstev: A - hliníková fólie a BB - „big bubble“ (bublinková fólie).
Přehled zkoumaných vzorků izolací
- Vzorek č. 1: ABBA - klasické uspořádání, metalická Al fólie (2x Al, 1x BB)
- Vzorek č. 2: ABBABBA - vícevrstvé uspořádání (3x Al, 2x BB)
- Vzorek č. 3: ABBBBABBBBA - vícevrstvé uspořádání (3x Al, 4x BB; pozn.: bublinková fólie není natavena na hliníkovou fólii)
- Vzorek č. 4: ABBBBABBBBA - vícevrstvé uspořádání (3x Al, 4x BB; pozn.: bublinková fólie je natavena na hliníkovou fólii)
- Vzorek č. 5: ABBBBABBBBABBBBA - vícevrstvé uspořádání (4x Al, 6x BB)
- Vzorek č. 6: ABBBBABBBBABBBBABBBBA - vícevrstvé uspoř. (5x Al, 8x BB)
- Vzorek č. 7: ABBA - použití fólie se zlatým vzhledem (2x Al, 1x BB)
Měření tepelného odporu vzorků
Pro měření bylo vybráno sedm vzorků termoreflexních izolací a jeden referenční vzorek ze šedého polystyrenu. Jedná se o vzorky různé tloušťky a skladby, aby bylo možné co nejlépe odpozorovat chování jednotlivých vrstev, a určit tak vhodnou skladbu izolace. Byl dodržován přesný postup měření, aby byly pro všechny vzorky dodrženy stejné podmínky, a nedošlo tak k výrazné chybě. Vzorky byly měřeny v poloze svislé, kdy představovaly zateplení obvodové stěny.
Z měření je patrné, že všechny vzorky vykazují nejvyšší hodnoty tepelného odporu při teplotním rozdílu θEX = -2 °C a θIN = 15 °C. Čím dále postupujeme do kladných hodnot teplotního rozdílu, tím je hodnota tepelného odporu nižší, tedy tepelněizolační schopnost izolací se zhoršuje. Můžeme říci, že tyto izolace dosahují lepších hodnot tepelného odporu v zimních měsících, kdy se venkovní teploty pohybují v záporných hodnotách. Při aplikaci izolace ve stavbě by byly s těmito izolacemi velmi dobře splněny požadavky zimní tepelné ochrany budov. Naopak při letní tepelné ochraně klesne hodnota tepelného odporu u některých vzorků i o více než polovinu oproti hodnotám při teplotách simulujících chladné počasí.
Čtěte také: IPA asfaltová izolace: Co potřebujete vědět
Dále, když porovnáme izolaci 5x Al + 8x BB se vzorkem 4x Al + 6x BB, vidíme, že při teplotním rozdílu θEX = -2 °C a θIN = 15 °C nedosahuje vyššího tepelného odporu vzorek izolace s největší tloušťkou 5x Al + 8x BB, jak by se dalo předpokládat, ale nejpříznivější tepelněizolační schopnost s hodnotou RT = 2,80 m2.K.W-1 má vzorek, který má o dvě bublinkové a jednu hliníkovou fólii méně. Pokud ale tyto dva vzorky porovnáme při teplotním rozdílu θEX = 5 °C, θIN = 20 °C a θEX = 35 °C, θIN = 20 °C, dosahuje vyšších hodnot tepelného odporu nejširší vzorek 5x Al + 8x BB. Také vidíme rozdíl u vzorku 3x Al + 4x BB nenatavené a natavené. Za teplotního rozdílu θEX = -2 °C a θIN = 15 °C má tento vzorek s natavenými bublinkovými fóliemi hodnotu tepelného odporu téměř o 1,00 m2.K.W-1 vyšší než s nenatavenými fóliemi. Tuto skutečnost může způsobit právě natavení fólií, kdy vzorek mnohem lépe drží tvar a lze ho lépe napnout při měření v Hot Boxu. Naopak pokud fólie nejsou nataveny, vzorek se mačká a nelze ho dobře napnout, tudíž lesklé odrazové plochy hliníku neodrážejí teplo přímo nazpět do teplé skříně, ale volně do prostoru. Za kladných teplotních rozdílů jsou hodnoty tepelného odporu pro tyto dva vzorky téměř totožné.
Nejhůře dopadly nejtenčí vzorky, a to metalická ABBA fólie a 2x Al + 1x BB „zlatá fólie“. Avšak vzorek s fólií zlatého vzhledu má hodnoty tepelného odporu vyšší než vzorek s metalickou fólií. Fólie zlatého vzhledu má lepší hodnoty reflektance, která byla také proměřena na všech hliníkových fóliích.
Zateplení obvodové stěny
Obvodové stěny z jakýchkoliv materiálů lze zateplit termoreflexní fóliovou izolací z venkovní i vnitřní strany. Pro posouzení izolační schopnosti termoreflexní izolace uvádíme porovnání obvyklých případů zateplení obvodové stěny budovy. V prvním případě je obvodová stěna z cihelných broušených bloků Porotherm tloušťky 300 mm zateplena 40 mm fasádního EPS 70F a v druhém případě je stejná obvodová stěna zateplena s využitím termoreflexní fóliové izolace tloušťky 40 mm. Tepelněreflexní izolace se upevňuje podle návrhu výrobce na dřevěný rošt.
Výrobce cihelných bloků uvádí hodnotu součinitele tepelné vodivosti λ = 0,175 W.m-1.K-1, pěnový polystyren EPS má λ = 0,039 W.m-1.K-1, přestupové tepelné odpory pro vnitřní a vnější povrch konstrukce činí Rsi = 0,125 m2.K.W-1, Rse = 0,04 m2.K.W-1. Stěna zateplená 40 mm EPS dosahuje součinitele prostupu tepla U = 0,344 W.m-2.K-1. Konstrukce zateplená 40 mm termoreflexní izolace dosahuje příznivější hodnoty U než konstrukce s EPS, a to 0,255 W.m-2.K-1. Abychom dosáhli u konstrukce s EPS stejné hodnoty U jako u konstrukce s termoreflexní izolací, museli bychom přidat dalších 40 mm EPS.
| Izolační materiál | Tloušťka | Součinitel prostupu tepla U [W.m-2.K-1] | Ekvivalentní tloušťka EPS pro stejné U |
|---|---|---|---|
| EPS 70F | 40 mm | 0,344 | - |
| Termoreflexní fóliová izolace | 40 mm | 0,255 | 80 mm (40 mm EPS + 40 mm EPS) |
Reflexní tepelná izolace ARKTIK
Stavební reflexní fólie jsou v České republice dobře známé. Jsou používány do střech, stěn i podlah, kde podle typu fólie plní funkci parozábrany, parobrzdy nebo paropropustné hydroizolace. Na rozdíl od běžných fólií mají reflexní fólie významný tepelněizolační účinek. Ten je dán vysokou odrazivostí tepelného a světelného záření na velmi tenkých hliníkových plochách, které jsou na povrchu, někdy také uvnitř souvrství. Reflexní hliníkový povrch brání šíření sálavé (zářivé, radiační) energie. Připomeňme, že ve vakuu je záření jediným mechanismem, sdílením tepla (a energie). Ve vzduchu se k němu přidává proudění a vedení tepla, přesto i zde zůstává záření dominantní, pokud se nejedná o šíření tepla na krátké vzdálenosti, cca do 25 cm při obvyklých „stavebních” teplotách. Druhý případ se týká i běžných izolací jako je pěnový polystyren nebo minerální vlna, kde cca 1/3 toku tepla se realizuje sáláním.
Čtěte také: Radon a asfaltová izolace
Fólie ARKTIK obsahuje dvě polyethylenové (PE) bublinové fólie tloušťky 3 mm s jednostranně navařenou leštěnou hliníkovou fólií, mezi nimiž je 1 cm silná vrstva pěnového PE. Celé souvrství je z obou stran ohraničeno reflexním povrchem. ARKTIK je složená fólie s velmi tenkými odraznými hliníkovými fóliemi na obou stranách nosného jádra tloušťky 16 mm. Jádro tvoří dvě bublinkové fólie tl. 3 mm, mezi nimiž je pěnová vrstva tl. 1 cm. Bez hliníkové reflexní ochrany by součinitel tepelné vodivosti nosného jádra byl přibližně na úrovni λ = 0,035 W/(m.K), kdežto v případě fólie ATKTIK je λ = 0,026 W/(mK). Mnohem zajímavější je však chování fólie ARKTIK ve vzduchové mezeře, která může být součástí střešního souvrství. Místo izolace vložíme do mezery 16 mm silný ARKTIK se vzduchovou vrstvou 42 mm po obou stranách.
Reflexní tepelná izolace ARKTIK bezpečně zajišťuje ochranu před pronikáním vodní páry konstrukcemi střech a stěn. Mezi její hlavní vlastnosti patří reflexní a sálavé účinky. Díky nim může fólie odrážet až 95 % tepelného záření zpět do interiéru. Fyzikálně to zároveň znamená, že povrch fólie vyzařuje či sálá jen 5 % tepelného záření, které vyzařuje normální, tzn. Fólie ARKTIK je kompaktní vrstevnatý materiál dostatečné tuhosti, jehož vrstvy drží při sobě. Dále byla zvolena emisivita reflexního povrchu fólie ARKTIK ε = 0,05 a emisivita povrchu vzduchové mezery ε = 1.
tags: #izolace #bublinkove #folie #dape #informace