Tepelné izolace jsou ve výstavbě jednou ze základních součástí stavby, jejichž vhodným výběrem a správnou aplikací podstatně ovlivníme kvalitu celého objektu. Od doby, kdy byla k dispozici jen skelná vata, uplynulo už mnoho vody. Tepelná izolace je podstatnou součástí každé stavby, která rozhoduje o její energetické spotřebě při optimální teplotě interiéru budovy během dne a roku. Hlavním úkolem tepelných izolací je vytvořit bariéru, která brání prostupu tepla stěnami, podlahami, stropy či střechami. Aby se dostavil očekávaný efekt, je nutné vybrat správný typ izolace a dbát na její správné provedení. Tepelné izolace mají nejen udržet teplo v domě, ale také zabránit přehřívání interiéru v letním období.
Důvody pro tepelnou izolaci domu jsou četné. Vedle zákonných ustanovení jsou nejdůležitějšími důvody pro tepelnou izolaci snížení nákladů na vytápění v důsledku úspory energie, nižší zatížení životního prostředí a zvýšení komfortu bydlení. Největší smysl dává izolace celé budovy. Avšak i izolace jednotlivých oblastí, jako například sklepa nebo střechy, má velký účinek. K tomu, aby pasivní dům dosáhl požadovaných parametrů, je nezbytně nutné věnovat tepelným izolacím rozhodující pozornost. Na trhu se stavebním materiálem existuje v současnosti velmi rozsáhlá nabídka různě tepelně izolačních materiálů od různých výrobců. I když by cena konkrétního typu izolace neměla být tím nejpodstatnějším kritériem, hraje samozřejmě při výběru velmi významnou roli.
Typy izolačních materiálů a jejich vlastnosti
Materiálově lze tepelné izolace rozdělit na pěnové materiály, minerální vláknité a rostlinné materiály. Všechny se vyznačují velmi nízkým součinitelem tepelné vodivosti a výrazně ovlivní tepelný odpor konstrukce. Součinitel tepelné vodivosti, označovaný řeckým písmenem λ (lambda), je fyzikální veličina z oboru termodynamiky. Koeficient λ vyjadřuje schopnost materiálu vést teplo a je definován jako množství tepla ve wattech, které projde průřezem materiálu o tloušťce 1 metr při rozdílu teplot 1 K (1 Kelvin) mezi oběma povrchy materiálu. Součinitel tepelné vodivosti je klíčovým parametrem pro hodnocení tepelně izolačních vlastností materiálů v oblasti stavebnictví a je zásadní pro výpočet tepelných ztrát a energetické náročnosti budov. Hodnota λ se obvykle určuje laboratorními testy za kontrolovaných podmínek.
Pěnové materiály
Mezi pěnové tepelně izolační materiály patří polymerní pěny - polystyreny, polyuretany, PVC, PE, kaučuk, dále pěnové sklo či pryskyřice.
Expandovaný polystyren (EPS)
Expandovaný polystyren je stále ještě nejrozšířenějším tepelným izolantem. Polystyren vzniká jako produkt polymerace styrenu. Jde o produkt polymerace styrenu, který je následně zpěňován a nařezán do bloků. Nezbytné je přidání retardérů hoření pro zajištění samozhášivosti materiálu. Materiál běžně dosahuje hodnot deklarovaného součinitele tepelné vodivosti λD = 0,036 W/(m·K) pro EPS 100. Součinitel tepelné vodivosti expandovaného polystyrenu se pro typ EPS 100 pohybuje od λ = 0,037 W/(m·K) výše. Typ polystyrenu se označuje např. EPS 70 S. Číslo znamená pevnost v tlaku v kPa. EPS se vyrábí v hodnotách pevností 50 až 250 kPa. Vnější zateplovací systémy s EPS jsou nejčastějším způsobem tepelné izolace objektů. Jejich největší výhodou je celistvost tepelně-izolační vrstvy. Tloušťka izolace není nijak omezena.
Čtěte také: Průvodce kročejovou izolací
- Šedý polystyren (šedý EPS): Jde o novou generaci EPS s příměsí grafitu (tzv. „šedý EPS“), který dosahuje výborných hodnot λD až 0,031 W/(m·K). Šedý pěnový polystyrén s objemovou hmotností 15 kg/m3 má součinitel tepelné vodivosti 0,032 W/(m·K). Této hodnoty bylo dosaženo přídavkem uhlíkových nanočástic do polystyrenu před vypěněním, které způsobují šedé zabarvení. Hlavně ale omezily prostup tepla sáláním, který se děje v řídké tuhé pěně, což vedlo k lepší hodnotě součinitele tepelné vodivosti. Při stejné tloušťce má tedy šedý EPS o 15-20 % lepší tepelněizolační účinek, než bílý.
- Extrudovaný polystyren (XPS): Tento druh polystyrenu, značený také XPS, je dodáván nejčastěji ve formě desek s polodrážkou nebo hranou, využíván je zejména pro izolaci soklu, dále při izolování základových desek nebo ve skladbě střech s obráceným pořadím vrstev. Materiál má uzavřené póry, je proto nenasákavý a lze ho použít ve vlhkém prostředí, kde působí jako tepelná izolace, a také jako účinná součást hydroizolace. Je velmi pevný, na druhé straně je nutné ho chránit před UV zářením.
Polyuretanové pěny (PUR/PIR)
Polyuretan může být ve formě měkké pěny, která zlidověla pod označením molitan. Ve stavebnictví se ale používá téměř výhradně tvrdá polyuretanová pěna s názvem PUR, nověji také polyizokyanurátová pěna PIR. Jedná se o velmi účinné pěnové tepelné izolace se součinitelem tepelné vodivosti na úrovni až λ = 0,023 W/(m·K). Tepelněizolační pěny PIR pak vykazují ještě nižší součinitel tepené vodivosti λ a vyšší tuhost. Za skvělou hodnotou λ stojí podstatné omezení sálavé, tedy infračervené složky šíření tepla pěnou, což "realizuje" velmi jemná struktura pórů a vysoká hustota přestupových rozhraní mezi tuhou fází PUR/PIR a vzduchem, přes které se odehrává difúzní (tzn. nesálavý) prostup, chcete-li transport tepla. Polyuretanové desky se v současnosti kvůli nízkému součiniteli tepelné vodivosti používají též k izolování obvodových zdí.
Pěnové sklo
Zajímavé možnosti nabízí pěnové sklo známé jako FOAMGLASS. Vyrábí se ze speciálního hlinitosilikátového skla, rozemletého na prášek a smíchaného s velmi jemným uhlíkovým prachem. Směs je v ocelových formách v tunelové peci zahřáta na cca 1000 °C. Při tomto procesu je sklo roztaveno, současně dochází k oxidaci uhlíku na plyn CO2, který následně vytvoří z taveniny pěnu a zvýší její objem. Konečný rozměr se ustálí až po zchlazení na obvyklou teplotu kolem 20 °C. Nový materiál obsahuje drobné uzavřené bublinky, díky této struktuře je hmota zcela nehořlavá a parotěsná. Foamglas se využívá především v energeticky úsporných či pasivních domech pro izolaci spodní stavby a pro přerušení tepelného mostu, například u paty nosných stěn. Další aplikací jsou izolace podlah nebo pojízdných a pochozích střech s velmi vysokým tlakovým namáháním v průmyslových provozech, občanských stavbách, obchodních domech ap. Součinitel tepelné vodivosti pěnového skla se pohybuje kolem 0,040-0,050 W/(m·K).
Minerální vláknité materiály
Po pěnovém polystyrenu se zatím u nás jedná o nejrozšířenější tepelnou izolaci. Vyrábí se průmyslově tavením hornin. Název podle suroviny je potom kamenná nebo skelná vlna.
Minerální vlna (kamenná a skelná)
Minerální vlna se vyrábí z taveniny hornin, nejčastěji čediče nebo křemene a dalších sklotvorných příměsí, kde může značný podíl tvořit také recyklát. Jako pojivo se nejčastěji používají fenol-formaldehydové pryskyřice, které někteří výrobci již nahrazují šetrnějšími a zdravotně nezávadnými alternativami. Minerální vlny jsou v objemu hydrofobizované, ale nelze je trvale vystavit vlhku. Běžně dosahují hodnot tepelné vodivosti mezi λD 0,035-0,040 W/(m·K). Výhodou minerální vlny je její nízký difúzní odpor, a tím vysoká paropropustnost. Vyrábí se ve dvou základních variantách jako měkké rohože a tuhé desky.
- Měkké rohože se používají pro nezatížené stavební izolace, jako jsou např. půdní prostory, a také pro technické izolace.
- Tuhé desky se používají pro zatížené izolace stavebních konstrukcí, do kontaktních zateplovacích systémů ETICS, provětrávaných fasád, jako výplňové izolace do rámových dřevostaveb, izolace šikmých střech s krovovými soustavami atd. Desky s vyšší objemovou hmotností (nad 100 kg/m3) lze využít i k tepelné izolaci podlah.
Kamenná vlna je nehořlavá, proto nachází uplatnění v konstrukcích se zvýšenými požadavky na požární bezpečnost - požárně dělicí pásy v kontaktních zateplovacích systémech, konstrukce s vyšší požární odolností atd. Skelná vlna se vyrábí jednak z nového skla nebo recyklací a rozvlákněním obalového skla. Roztavené sklo je rozfoukáváno na vlákna a formováno do desek nebo rohoží. Použití skelné vlny je obdobné jaké u vlny kamenné. Běžně se výrobky užívají k izolaci mezi krokve krovů či sloupky lehkých skeletových staveb, do stropů a podhledů i provětrávaných fasád. Jde o rozvlákněný materiál, aplikovaný stejně jako veškeré foukané izolace - potrubím hnaným vzduchem. Výhodou oproti deskám je rychlá aplikace i do tvarově složitých konstrukcí při zachování dobrých protipožárních vlastností. Rozdílem foukané skelné vlny oproti foukané izolaci z kamenných vláken je nižší objemová hmotnost, používaná pro dosažení stejných parametrů součinitele tepelné vodivosti.
Čtěte také: IPA asfaltová izolace: Co potřebujete vědět
Rostlinné a přírodní materiály
Mezi nejstarší tepelné izolace patří přírodní materiály, tedy seno, lišejníky či sláma.
Celulózová izolace
Jedná se o tepelnou izolaci z celulózových vláken, která se vyrábí metodou recyklace starého novinového papíru. Mezi její výhody patří vysoká schopnost pohlcovat zvuk, odolnost proti škůdcům a hlodavcům. Základními používanými přísadami jsou boritany, fosforečnan amonný či síran hořečnatý, který je zdravotně i ekologicky nezávadný. Celulóza se aplikuje s pomocí strojního zařízení foukáním za sucha nebo formou nástřiku. Aplikace suché izolace je možná tzv. (například půdy) nebo mnohem častěji tzv. objemovým plněním do připravených dutin stěn, střech nebo stropů. Výhodou je, že při aplikaci nevznikají odřezky a jiný odpad. Dle různých způsobů aplikace celulóza dosahuje hodnot λD = 0,035-0,042 W/(m·K). Zvláštní vlastností tzv. „živých izolací" (všechny izolace na přírodní bázi) je, že do buněčné struktury váží vlhkost a rozvádí ji.
Slaměné balíky
Obliba slaměných balíků jako tepelné izolace v poslední době roste zejména mezi ekologicky smýšlejícími stavebníky. Kvalitně slisované slaměné balíky o objemové hmotnosti 90-110 kg/m3 dosahují hodnotu λD = 0,052 W/(m·K). Slámu lze použít buď v kombinaci s nosnou stěnou, nebo může sama sláma sloužit jako nosná konstrukce. Tato izolace dosahuje požární odolnost až 90 minut, vyhovuje proto všem typům konstrukcí.
Desky z dřevitých vláken
Desky z dřevitých vláken se dají považovat za k přírodě šetrný materiál, při jejich výrobě je použito jen minimální množství lepidla. Desky jsou dobře paropropustné a hodnota λD se pohybuje v rozmezí 0,038-0,050 W/(m·K). Stejně jako u ostatních přírodních materiálů materiál nasaje a poté distribuuje vlhkost. Této vlastnosti se říká absorpční schopnost.
Konopná izolace
Konopí patří do skupiny obnovitelných zdrojů nesoucích minimální ekologickou stopu. Dosahuje až 4 m. Obsahuje hořké látky, díky nimž odolává škůdcům. Další výhodou konopí je to, že je považováno za vylepšovatele půdy. Konopná izolace se vyrábí z konopných vláken, které jsou navzájem pojeny příměsí nejčastěji z ovčí vlny. Konopí má výtečné tepelně izolační a zvukově izolační vlastnosti.
Čtěte také: Radon a asfaltová izolace
Lněná izolace
Využívání této rostliny má dlouholetou tradici a to nejen v textilním využití, ale i ve stavebnictví. Z nalámaných lněných stonků se vyrábí tepelné izolace, které svými vlastnostmi překonají i ty nejmodernější. Lněná vlákna se lepí přírodním lepidlem do vrstev, které vytvářejí tepelně izolační desky požadovaných rozměrů. Nejčastěji jsou využívány k zateplování střech, stropů, stěn, ale také oken či dveří. Další výhodou je výborná neprůzvučnost, která je podstatně vyšší než u umělých materiálů.
Ovčí vlna
Výtečné vlastnosti předurčují tento materiál k využívání nejen v textilním průmyslu, ale i ve stavebnictví. Vyrábí se s minimálními nároky na energii, neboť neustále narůstá a chov ovcí je relativně bezproblémový. Ovčí vlna dokáže pohlcovat a vydávat vzdušnou vlhkost, čímž optimalizuje vlhkost v celém obytném prostoru. Ovčí vlna si zachovává svoji objemovou hmotnost a přitom neztrácí nic na svých výtečných tepelně izolačních vlastnostech. Postará se tak o optimální vnitřní klima. Má výtečné tepelně zvukové vlastnosti, odolává škůdcům a má dlouhou životnost. Vyrábí se ve formě rohoží, či elastických desek, které jsou vhodné k zateplení stěn a střech.
Korková izolace
Korek patří mezi obnovitelné zdroje. Výchozí surovinou tohoto materiálu je korkový dub, který má schopnost regenerovat svoji kůru. Loupe se každých 10 let v letních měsících, aniž by byl strom poškozen. Z korkových zrnek se tepelným procesem v autoklávu uvolňuje vlastní pryskyřice, které jednotlivé granulky spojí do korkových bloků. Je 100 % recyklovatelný. Jako izolace se používá ve formě desek vhodných rozměrů do fasádních zateplovacích systémů, montovaných konstrukcí apod. Dá se také ve formě obkladů stěn, či podlah, nebo jako výplní dveří. Jeho předností je mechanická odolnost, stálost a dlouhá životnost.
Speciální izolační materiály
Vakuová izolace
Vakuová izolace patří mezi takzvané high-tech izolační materiály. U nás se používá zřídka, zejména kvůli vysoké ceně. Vakuové izolační panely (označované zkratkou VIP) však obsahují jako výplň tuhou síťovou strukturu složenou z klastrů (shluků) částic oxidu křemičitého (SiO2) nanometrických rozměrů. Tato prostorová, velmi jemná síť je známá pod názvem aerogel. Další důležitou součástí VIP je vzduchotěsný a mechanicky tuhý obal s vysokou termoreflexí (a téměř nulovou emisivitou). Ten umožní úplné a trvalé odčerpání vzduchu z výplně SiO2, dále trvalé téměř úplné odstínění sálavé složky sdílení tepla a konečně i bezporuchovou manipulaci s panely při výstavbě. Panely VIP se vyrábějí v rozměrech stavebních izolačních desek, jejich tloušťka je malá, od 2 do 8 cm. Součinitel tepelné vodivosti nejlepších vakuových panelů dosahuje hodnoty λ = 0,004 až λ = 0,005 W/(m·K). Při těchto hodnotách je možné použít k izolování stěny na úroveň pasivního domu pouze 6 centimetrů široký panel. Kvůli velmi vysoké ceně zatím u nás nacházejí vakuové panely oproti zahraničí uplatnění především při řešení komplikovaných konstrukčních detailů, a to v souvislosti s odstraňováním tepelných mostů.
Transparentní izolace a Trombeho stěna
Až dosud probírané typy izolací byly izolace netransparentní, tedy nepropustné pro sluneční záření. S myšlenkou transparentních izolací přišel poprvé koncem 50. let 20. století francouzský inženýr Felix Trombe, po němž byla stěna pojmenována. Trombeho stěna je masivní, 20-40 cm silná stěna, postavená z dobře tepelně vodivého materiálu (beton, plná cihla apod.) a z vnější strany natřená tmavou barvou. Stěna je z venku zakryta nejčastěji dvojitým zasklením, které vlastně tvoří tepelnou izolaci celé stěny. Sluneční záření tak zahřívá tmavě natřený povrch stěny a teplo je pak následně vedeno materiálem stěny dovnitř. Omezení tepelných ztrát je dáno tepelně izolačním vlastnostem dvojskla. V létě můžeme teplo vznikající mezi masivní Trombeho stěnou a zasklením vhánět přímo do místností. Tím se snižují tepelné ztráty a zvyšuje účinnost.
Aplikační aspekty tepelných izolací
Při posuzování vhodnosti izolace vycházíme hlavně ze způsobů aplikace izolace do konkrétní budovy. Budeme izolaci vystavena povětrnostním vlivům (slunce, voda…)? Bude izolace mechanicky namáhaná?
Zateplovací systémy
Tepelná izolace masivních staveb se nejčastěji provádí vnějším nebo vnitřním zateplením. Vnější zateplovací systémy jsou nejčastějším způsobem tepelné izolace objektů. Jejich největší výhodou je celistvost tepelně-izolační vrstvy. Tloušťka izolace není ani u jednoho systému nijak omezena.
- Kontaktní zateplovací systémy (ETICS): Vnější zateplovací systém tvoří jednolitý celek jednotlivých vrstev systému. Povrch fasády tvoří většinou omítka, v ojedinělých případech lepený obklad. Pro kontaktní zateplení je nejčastěji používán expandovaný polystyren nebo minerální vlna s tenkovrstvou vnější omítkou.
- Provětrávané fasády: V tomto systému se vkládá tepelná izolace mezi nosné prvky roštu (nejčastěji dřevěného), který je připevněn k nosné části zdiva. Rošt může být dvojitě až trojitě překřížený - pro eliminaci liniových tepelných mostů nebo použít vhodnější I-nosníky (žebříkové nosníky). Před fasádní obklad se vytváří provětrávaná mezera o tloušťce min. 40 mm a připevněn fasádní obklad (dřevo, cementotřískové desky, keramika a podobně). V tomto systému se v našich podmínkách používá vláknitá tepelná izolace (desková v rolích nebo foukaná).
- Vnitřní izolace: Tam, kde nepřipadá vnější zateplení v úvahu, je jediným řešením izolace zevnitř. Například u historické budovy se lze při rozumném návrhu vnitřní izolace dostat na U (stěna) = 0,30 W/(m2·K). Samotnou kapitolou je vlhkostní chování takové konstrukce, kde za vrstvou izolace může na chladné stěně vlhkost kondenzovat.
Doporučené tloušťky a aplikace izolace
Vždy je započítána tabelovaná hodnota Tepelného odporu - R dle rozměru a osové vzdálenosti trámu v poměru k vzduchové dutině případně k původní tepelné izolaci mezi stropními trámy. V případě stropu s nášlapnou vrstvou je zohledněn vliv nosného roštu. Korekce zohledňující proudění vody mezi tepelnou izolací dle ČSN EN ISO 6946 ΔU=0,013W/m2K.
Při aplikaci pěnového polystyrenu se desky kotví lepením v kombinaci s kotvením hmoždinkami. U novostaveb na soudržném podkladním materiálu, rovinatosti a výšky objektu do 8 m nejčastěji celoplošným lepením bez mechanického kotvení. U rekonstrukcí je nutné desky mechanicky kotvit hmoždinkami. Při kontaktním zateplení minerální vlnou je desky nutné lepit a mechanicky kotvit hmoždinkami, které je nutné zapouštět a zátkovat kolečky z izolace.
Aplikace celulózové izolace
Aplikace suché celulózové izolace je možná tzv. volným foukáním (například půdy) nebo mnohem častěji tzv. objemovým plněním do připravených dutin stěn, střech nebo stropů. Tento způsob umožňuje vyplnit i velmi komplikovaná a těžko dostupná místa. Výhodou je, že při aplikaci nevznikají odřezky a jiný odpad. Při volném foukání je pro dosažení potřebné tloušťky potřeba počítat se sedáním asi 10 %. Foukání do dutin má také své zásady pro provádění. Maximální výška dutiny by měla být 3 m a šířka asi 80 cm, aby došlo k potřebnému zhutnění v celém prostoru. Nástřik celulózové izolace (dle tloušťky smícháno s vodou nebo lepidlem) je možné použít pro stěny v interiéru i exteriéru. Tloušťka nástřiku se může pohybovat až do 15 cm.
Tabulka: Orientační součinitel tepelné vodivosti (λ) vybraných izolačních materiálů
| Materiál | λ [W/(m·K)] |
|---|---|
| Vakuová izolace (VIP) | 0,004 - 0,005 |
| Šedý pěnový polystyren (šedý EPS) | 0,031 - 0,032 |
| Extrudovaný polystyren (XPS) | 0,029 - 0,038 |
| Polyuretanové pěny (PUR/PIR) | 0,023 - 0,029 |
| Expandovaný polystyren (EPS) | 0,036 - 0,037 |
| Minerální vlna (kamenná/skelná) | 0,035 - 0,040 |
| Celulózová izolace | 0,035 - 0,042 |
| Desky z dřevitých vláken | 0,038 - 0,050 |
| Pěnové sklo | 0,040 - 0,050 |
| Slaměné balíky | 0,052 |
| Keramzit | 0,075 - 0,085 |
Uvedené hodnoty jsou orientační a mohou se lišit v závislosti na konkrétním výrobci a specifikaci produktu.
tags: #izolace #z #lisovane #vaty #kompletní #průvodce