Zavěšené fasádní systémy patří ke stále častěji používaným stavebním konstrukcím, zejména u občanských a administrativních budov. Jejich nespornou výhodou je vysoká variabilita finální povrchové úpravy, odvětrání umožňující ochránit vlastnosti systému před vlhkostí a snadné opravy. Zavěšenou fasádu tvoří konstrukce se zadním odvětráním a dodatečná izolační vrstva, chráněná proti účinkům klimatických vlivů vhodným vnějším pláštěm.
Tyto systémy je třeba připevnit k nosné konstrukci objektu pomocí kotev, které procházejí tepelnou izolací. Tyto kotvy způsobují v tepelné izolaci někdy i výrazné tepelné mosty. Článek se zabývá vlivem celokovových kotev zavěšených fasád na součinitel prostupu tepla dvouplášťových stěn.
Vliv kotev na tepelný prostup
Vliv kotev zavěšených fasádních systémů na prostup tepla obvodovou stěnou se v praxi občas zohledňuje jen orientačně s pomocí přirážky k součiniteli tepelné vodivosti (λ) tepelné izolace, skrz kterou kotvy prostupují. Tato přirážka se obvykle uvažuje od 5 % do 15 %.
Pro přesnější výpočty součinitele prostupu tepla stěny se zavěšeným fasádním obkladem je proto třeba vždy stanovit tzv. bodový činitel prostupu tepla, který vyjadřuje přesně měrný tepelný tok prostupem kotvou. Postup výpočtu bodového činitele prostupu tepla uvádí norma ČSN EN ISO 10211.
Metodika a data pro výpočty
Uvedená metodika byla použita pro stanovení tepelných parametrů celokovových kotev firmy H&B delta. Data pro odvození vzorce a výpočetní pomůcky byla získána pomocí trojrozměrného modelování a analýzy vypočtených dat v rámci diplomové práce [2]. Vstupní údaje a potřebné podklady použité pro výpočet byly poskytnuty firmou H&B delta. Kotev pro zavěšené fasádní systémy existuje mnoho variant, od různých materiálových řešení po různá řešení tvaru.
Čtěte také: Průvodce kročejovou izolací
Pro výpočet trojrozměrného stacionárního teplotního pole v kotvě a jejím okolí byl využit program Comsol Multiphysics 4.2. Ve výpočtu byly hodnoceny tři základní materiálové varianty kotvy:
- nerezová
- ocelová
- hliníková
Pro každou variantu kotvy byly uvažovány různé tepelné odpory podkladní nosné konstrukce, a to od 0,1 do 5 m²K/W (0,1; 0,25; 0,4; 0,75; 1; 1,5; 2; 3 a 5). Důležitou vlastností je i tloušťka tepelné izolace a její součinitel tepelné vodivosti. I zde byla zvolena škála běžně používaných tlouštěk tepelné izolace (50, 60, 80, …, 200 mm). Dále byl posuzován vliv podložky, její absence nebo naopak přidání druhé podložky pod kotvu. Do výpočetního modelu kotvy byl zahrnut i nosný T profil obkladu fasády.
Model použitý pro výpočet variant měl několik částí. Neměnnou částí byl model nosné konstrukce. Měnila se délka kotvy, tloušťka tepelné izolace a počet podložek. Těchto konstrukčních variant bylo celkem 48. Po vynásobení materiálovými variantami bylo vypočteno celkově 2592 jednotlivých variant.
Pro odvození potřebných vztahů byl použit program Matlab, v němž bylo ze všech dříve uvažovaných konstrukčních a materiálových variant zpracováno celkem 9 logických variant (nerezová, ocelová a hliníková kotva s žádnou, jednou nebo dvěma podložkami).
Vztahy pro přímý výpočet bodového činitele prostupu tepla pro jednotlivé varianty byly stanoveny pomocí regrese, a tedy pomocí „proložení“ vypočtených dat matematickou křivkou.
Čtěte také: IPA asfaltová izolace: Co potřebujete vědět
Výpočetní pomůcka a vzorec
Použití výpočetní pomůcky je poměrně jednoduché. Po zvolení typu kotvy, počtu podložek, počtu podložek na m², tepelného odporu nosné konstrukce a tloušťky tepelné izolace se po kliknutí na tlačítko „Vypočítej“ zobrazí výsledná hodnota bodového činitele prostupu tepla χ a hodnota přirážky k součiniteli prostupu tepla ΔU. Ve výpočetní pomůcce je možné použít tepelné odpory nosné konstrukce od 0,1 m²K/W do 5 m²K/W. Tloušťka tepelné izolace zadaná do výpočetní pomůcky se musí pohybovat od 50 mm do 300 mm.
Kromě výpočetní pomůcky „Kotva“ byl odvozen i vzorec vhodný pro rychlý orientační výpočet. Pro tento vzorec byly z důvodu zjednodušení použity méně přesné funkce o nižších mocninách. Toto zjednodušení má vliv na přesnost výpočtu zejména u vysokých hodnot bodového činitele prostupu tepla a při kombinaci nízkého tepelného odporu nosné konstrukce a 300 mm tloušťky tepelné izolace. Výše uvedený vztah lze použít pro tepelné odpory nosné konstrukce od 0,1 m²K/W do 2 m²K/W. Tloušťka tepelné izolace zadaná do vztahu se musí pohybovat od 80 mm do 300 mm.
Pro porovnání byla zvolena ocelová kotva bez podložky. Na grafu jsou zelenými body zobrazeny přesné výsledky z programu Comsol. Oranžovou křivkou jsou zobrazeny výsledky z výpočetní pomůcky „Kotva“. Z grafu je vidět, že jsou velmi přesné. Červená křivka označuje výsledky získané pomocí vztahu pro orientační výpočet. Výpočetní pomůcku „Kotva“ lze tedy doporučit pro získání víceméně přesných hodnot bodových činitelů prostupu tepla kotev.
Zavěšené odvětrané fasády a jejich izolace
Větraná fasáda je konstrukce s větranou mezerou mezi fasádním vnějším obkladem a tepelnou izolací spojenou s nosnou stěnou. Mezi tepelnou izolací a obkladem fasády je ponechána dostatečně velká provětrávaná vzduchová mezera, která zajišťuje odvádění vodních par prostupujících izolací a nosnou zateplovanou konstrukcí. Pro správné fungování je nutno zajistit bezproblémové proudění vzduchu v této mezeře. Je nutné rovněž zabezpečit dostatečný počet nasávacích a výdechových otvorů. U zavěšených fasád vzniká mezi tepelnou izolací a vnějším pláštěm vzduchová mezera, kterou je nutné opatřit - nejčastěji na hraně soklu, větracími otvory. Další se umísťují např. v oblasti okapů.
Správná volba vhodné izolace je velmi důležitá. Doporučujeme používat izolace s vyšší objemovou hmotností, tedy izolace z kamenné vlny, které v konstrukci nesesedají a vyplní celý prostor, nevznikají spáry a netvoří se tepelné ani akustické mosty. Při vkládání do konstrukce zachovávají svoji tloušťku i tvar, tlakem se nedeformují, např. při kotvení. Ke ztenčení tloušťky izolace nedochází ani při jejich kotvení k zateplované stěně. Vyšší hustota izolací z kamenné vlny znamená rovněž více izolačního materiálu a vyšší trvanlivost.
Čtěte také: Radon a asfaltová izolace
Naopak, použitím měkké a lehké izolace s nízkou objemovou hmotností může dojít k sesednutí izolace v konstrukci provětrávané fasády, vyboulení izolace směrem k větrané mezeře, ke zmenšení tloušťky izolace v důsledku kotvení nebo k prověšení na kotvách. Pro kotvení lehkých a měkkých izolací je často potřeba větší počet kotvicích prvků ve srovnání s kotvením desek z kamenné vlny, které jsou pevnější a mají vyšší hustotu.
Způsob montáže tepelněizolačních desek z kamenné vlny v systému odvětrávaných fasád je přizpůsoben technickému řešení roštů pro osazení vnějšího obkladu. Typ nosné konstrukce a její hustota závisí na zvoleném druhu a formátu fasádního obkladu, zároveň na požárních předpisech. Izolace vložená mezi svislé rošty je často rovněž uchycená pomocí kotevních prvků (většinou s roznášecím talířem nebo držáků izolace). Pro tento způsob uchycení izolace doporučujeme volit polotuhé izolační desky, které je možné uchytit i pomocí mechanického kotvení. Je nutné volit takové izolační desky, které drží tvar a na kotvách se neprověšují. Polotuhé a tuhé desky z kamenné vlny s vyšší objemovou hmotností jsou ideální pro tento typ konstrukce.
Kingspan Kooltherm K15 pro skládané fasády
Fasádní desku Kingspan Kooltherm® K15 lze s úspěchem použít zejména jako izolační materiál ve skládaných fasádách, kde je často omezený prostor. Kooltherm® K15 má velmi vysoké tepelně izolační schopnosti a potřebuje ke své instalaci prostoru velmi málo. S tuhou izolační deskou Kooltherm® K15 lze snadno zachovat potřebnou vzduchovou mezeru bez toho, aby rostla tloušťka fasády. Deska se dodává s černým laminováním, díky čemuž ji lze využít i v případě fasádního systému s otevřenými spárami. Díky své konstrukci je navíc dostatečně hydrofobní, instalace dodatečné hydroizolační fólie odpuzující vodu většinou není nutná. Díky výborným protipožárním vlastnostem dosahuje fasádní deska Kingspan Kooltherm® K15 velmi dobrou třídu reakce na oheň B-s1 (d0 jako holý výrobek).
Fasádní deska Kingspan Kooltherm® K15 je izolační deska z rezolové tuhé pěny, opatřená na jedné straně uzavřenou černou hliníkovou fólií a na druhé straně mikroperforovanou hliníkovou fólií. Má nízkou hmotnost a přesné výrobní provedení umožňuje snadnou a přesnou pokládku. Izolační materiál Kooltherm je velice šetrný k životnímu prostředí. Veškeré výrobky Kingspan Kooltherm® jsou chemicky neškodné pro životní prostředí a při použití bezpečné. Společnost Kingspan Izolace vyrábí a prodává po celém světě izolační desky z fenolické pěny s vysokou kvalitou pro obytné budovy i komerční prostory. Izolační desky s označením Kingspan Kooltherm mají nejvyšší tepelnou účinnost na čtvereční metr ve srovnání s jinými (tradičními) izolačními materiály, jsou trvanlivé, ekologické a snadno se zpracovávají.
Izolační desky je možné snadno upravit na požadovaný rozměr například řezáním ruční pilou s jemnými zuby, ostrým nožem nebo na cirkulárce. Doporučujeme provádět úpravu co nejpřesněji tak, aby hrany byly rovné a byl tak zajištěn dostatečně těsný sraz desek a tím i souvislá tepelně izolační vrstva. Izolační desky se instalují ručně a je třeba je vždy přikotvit. Doporučujeme fasádní desky Kingspan Kooltherm® K15 zcela neutěsňovat páskou, která nepropouští páru. Příliš důkladné utěsnění může způsobovat problémy z fyzikálně-stavebního hlediska. Desku Kingspan Kooltherm® K15 nelze brousit. Případné nerovnosti v podkladu je třeba vyrovnat, a to například silnovrstvou lepící maltou. Účinek tepelně izolační vrstvy je silně ovlivňován kvalitou provedení. Vzájemná spojení je třeba provést pečlivě. Spojení s okolními konstrukcemi je třeba provést tak, aby se zabránilo vnikání vody a tvorbě trhlin na úrovni napěťových polí. Fasádní deska se upevňuje minimálně 4 upevňovacími prvky na jednu desku, a to v rozích desky.
Typy izolací a jejich použití
Zateplení fasády má podobný efekt: Zvýší teplotu stěn na vnitřní straně. Nepříjemný čišící chlad je minulostí. Tím se modernizovaná stará budova stává nejen úspornější, ale také mnohem příjemnější a útulnější pro bydlení. Zavěšená fasáda je jednou ze tří běžných zateplovacích konstrukcí na vnějších stěnách. Vnější ochrana proti povětrnostním vlivům, např. dřevěné panely, visí na nosné konstrukci, která je do vnější stěny uchycena hmoždinkami a izolována.
Existuje množství materiálů od izolací pěnových a z umělých vláken až po izolace z rostlinných a živočišných surovin. Jako kritérium volby by v první řadě měla být vhodnost izolace pro příslušné použití a její schválení energetickým auditorem nebo stavebním dozorem.
Izolace pro specifické aplikace
- Souvislé izolační vrstvy: Pro souvislé izolační vrstvy, například u izolace vnější stěny nebo nadkrokevní izolace se nejvíce hodí tvarově stálé desky, které mívají hrany s drážkami nebo péry pro těsné spojení desek.
- Izolace mezer: Když je třeba izolovat mezery, například mezi krokvemi, mají flexibilní skelné plsti tu výhodu, že na stavební části těsně přilehnou a tím se minimalizuje nebezpečí tepelného mostu.
- Omezený prostor: Jestliže je k dispozici málo místa, například na stropě sklepa, je třeba zvolit materiál s velice dobrými izolačními vlastnostmi, tedy s co nejmenší tepelnou vodivostí.
- Sendvičové zdivo: V případě sendvičového zdiva nebo kamenných či cihelných předstěn je možné izolaci připevnit k nosné zdi pomocí spřahujících kotev, které jsou opatřeny distančními talířky. Takto dojde k řádnému vymezení polohy tepelné izolace v případě provětrávané varianty sendvičového zdiva.
- Dilatační spáry: Pro zateplení dilatačních spár mezi budovami doporučujeme izolace z kamenné vlny s vyšší objemovou hmotností, které v konstrukci drží tvar a nesesedají.
Důležitost parozábrany
Jestliže se na vytápěné straně místnosti vytváří pára, je většinou zapotřebí difúzní fólie mezi izolací a obložením, neboť teplý vzduch obsahující vodní páry proudí vždy k chladnější části místnosti, kde je tlak páry nižší. Při tom však proniká i pevnými stavebními materiály, jestliže jsou difuzně otevřené, jinými slovy propouštějí vodní páru, například vláknovou izolací. Proces sám o sobě škodlivý není. Kritickým se stává pouze tehdy, když vodní pára dosáhne chladnějších míst a tím i svého kondenzačního bodu a mění se ve vodu. Jestliže je kondenzační bod mezi izolací a koncem trámů, potom může izolace a dokonce i dřevo zvlhnout. Proto by se tato místa měla velice pečlivě oblepit paropropustnou zábranou. Kdo v takovém případě šetří a koupí si tu nejlevnější lepicí pásku, riskuje poškození stavby. Vysokou jistotu slibují difuzní fólie, jejichž struktura reaguje na kolísání teploty a vlhkosti prostředí. Podle vlhkosti vzduchu tak lze zabránit vnikání vlhkosti.
Izolace základů
Základem stavby jsou kvalitně izolované základy. Izolace základů zahrnuje hydroizolaci základů a základové desky proti vlhkosti, spodní vodě, dešťovým srážkám, izolaci proti radonu, tepelné izolace, izolace proti pronikání ropných produktů. Izolace základů PUR pěnou je rychlé, kvalitní a má mnohem kratší návratnost investice než jiné stavební materiály. Od základů může dům promrzat a následně popraskat. Pokud základy nejsou izolované, může dojít k prosáknutí spodní vody skrze desku. Nedostatečně odvedená vlhkost způsobuje v průběhu let plísně, vlhké zdi a další potíže. Zvolte proto jednoduché a maximálně efektivní řešení. Měkká pěna s otevřenou buněčnou strukturou je vzhledem ke svým izolačním vlastnostem k izolaci základů domu a základové desky maximálně vhodná. Aplikace se provádí přímo na povrch základů a v jednom nástřiku nahradíme všechny standardně používané vrstvy.
Akustická izolace
Podhled akustický přináší skutečně měřitelný výsledek pouze tehdy, pokud je pod stropem vytvořena pružně oddělená skladba s vyšší hmotností. Elitexa extra hustá houbová akustická pěna deska 200kg/m3. Podstatou závěsného stropu - zvuková izolace není samotné zaklopení, ale oddělení konstrukce od stropu. U funkčního systému vzniká mezi původním stropem a novým podhledem vzduchová mezera, která je vyplněna izolačním materiálem, například minerální vatou nebo akustickou pěnou Elitexa. Následně se instaluje jedna až dvě vrstvy sádrokartonu nebo jiných desek s vyšší plošnou hmotností. V bytech a kancelářích je efekt skutečně znatelný tehdy, pokud je snížený strop akustický zavěšen pružně, nikoli pevně na přímé závěsy nebo tuhé profily.
Cílem je snížení hluku přicházejícího od sousedů, typicky řeči, televize, hudby nebo části kročejového hluku, při zachování rozumné světlé výšky místnosti a přijatelných nákladů. „Zvuková izolace stropu má smysl jen tehdy, pokud zohledňuje typ hluku, konstrukci stropu a možnosti oddělení. Klíčové je zabránit vzniku pevného spojení mezi stropem a podhledem. Pokud je konstrukce přišroubována natvrdo, pomocí přímých závěsů nebo přitlačena ke stěnám, vibrace se přenesou téměř bez omezení a účinek izolace výrazně klesá. Výsledek je obvykle nejvýraznější ve vyšších frekvencích, zejména u srozumitelnosti řeči. Nízké basové frekvence jsou vždy náročnější, proto je jejich útlum omezenější. Zde jsou nároky výrazně vyšší. Klíčem je oddělení konstrukcí.
V jedné ložnici o velikosti 18 m² byl hluk z horního bytu dlouhodobým problémem. Večerní rozhovory sousedů, zvuk televize a občasné kroky shora byly slyšitelné i v době, kdy měl být byt už v klidu. Při realizaci se proto neřešil jen samotný podhled, ale hlavně oddělení konstrukce. Po obvodu stropu byly použity pružné pásky, konstrukce byla zavěšena na pružných závěsech s přibližně 10cm mezerou a tento prostor byl vyplněn 5-10 cm husté izolační pěny Elitexa. Výsledek byl znatelný okamžitě. Řeč shora přestala být srozumitelná, zvuk televize se výrazně ztlumil a celkový hlukový komfort v místnosti se výrazně zlepšil. Hlubší dunění od kroků sice úplně nezmizelo, ale bylo znatelně slabší než před úpravou.
Často kladené otázky k akustické izolaci
- Stačí do podhledu vložit pouze minerální vatu? Ne. Vata tlumí dutinu, ale zásadní roli hraje oddělení konstrukce a hmotnost opláštění.
- Jak důležité je pružné zavěšení? Velmi. V praxi může přinést zlepšení přes 15 dB oproti pevnému zavěšení.
- Pomůže podhled i proti kročejovému hluku? Částečně, ale často je účinnější řešení u zdroje, tedy plovoucí podlaha nebo kombinace s izolační podložkou.
- Je lepený strop účinný? Méně než zavěšený systém. Řešení je nutné volit podle závažnosti problému.
- Lze pěnu Elitexa vrstvit? Ano, vrstvením lze účinnost izolace dále zvýšit.
Podhled akustický funguje skutečně efektivně tehdy, pokud je konstrukce pružně oddělena a doplněna dostatečnou hmotností. Pevné, čistě estetické podhledy jsou pro zvukovou izolaci většinou špatnou investicí.
Informace poskytnuty od hbdelta.cz - H&B delta - střechy a stavby, odvětrávané fasády, výroba z plechu. hbdelta.cz [online]. 2022 [cit. 05.12.2022].
Lédl, Jaroslav. Analýza vlivu kovových kotev fasádních obkladů na šíření tepla. Praha: Diplomová práce. ČVUT v Praze, Fakulta stavební, Katedra konstrukcí pozemních staveb.
tags: #izolace #zavesena #na #kci