Pěnový polystyren (EPS) je lehká až tuhá organická pěna, která se široce používá v evropském stavebnictví, zejména jako tepelná izolace. Bílý pěnový polystyren je při provádění izolací hojně používán pro svou nízkou tepelnou vodivost a výhodnou cenu. Přesto se našly rezervy v dalším zlepšování jeho tepelně izolačních vlastností. Bílý polystyrén je nejběžnější a zároveň cenově nejdostupnější tepelná izolace. Izolační desky EPS Isover jsou vyrobeny pomocí nejnovějších technologií bez obsahu CFC a HCFC (známé jako freony). Moderní technologie zajišťuje stálou kvalitu a minimální energetickou náročnost výroby, což deskám zajišťuje výborný poměr cena/výkon. Veškeré desky EPS Isover se vyrábějí v samozhášivém provedení se zvýšenou požární bezpečností.
Princip tepelné izolace a role polystyrenu
Většina izolací funguje na principu vzduchové izolace, kdy hlavním izolantem je všudypřítomný vzduch, který je uzavřený ve struktuře izolantu (např. polystyren, minerální vata, aerogel) a je tak omezeno vedení a proudění tepla. V případě EPS je celkový prostup tepla dán jednak vodivostí pevné složky pěny, vodivostí vzduchu, ale také propustností (permeabilitou) pěny pro tepelné záření. Tepelným zářením zde máme na mysli neviditelné polychromatické elektromagnetické záření, které vyzařují (sálají) tělesa ohřátá na běžné teploty.
Z hlediska fyzikálních vlastností je nejdůležitějším údajem součinitel tepelné vodivosti - označovaný jako lambda (λ). Součinitel tepelné vodivostije lokální (tj. materiálová) vlastnost o jednotce W/(mK).
Bílý polystyren a jeho vlastnosti
Z řady měření vyplývá, že součinitel tepelné vodivosti bílého pevného pěnového polystyrénu (EPS) klesá s rostoucí hustotou. Například EPS o hustotě 15 kg/m³ dosahuje hodnoty λ = 0,037 W/(mK), při hustotě 35 kg/m³ ale už jen λ = 0,032 W/(mK). U klasického bílého polystyrenu se pohybuje kolem 0,035 až 0,039 W/m-K.
EPS (pěnový polystyren) se vyrábí vypěňováním pevných perlí zpěňovatelného polystyrenu působením syté vodní páry do bloků, které se následně řežou na jednotlivé desky. Během tohoto procesu zvětší perle svůj objem na dvaceti až padesátinásobek původního objemu a uvnitř každé perle vznikne velmi jemná buněčná struktura. Pěnový polystyren (EPS) obsahuje až 98 % vzduchu, což mu propůjčuje velmi nízkou hmotnost. Tato vlastnost přináší řadu výhod, jako je snadná manipulace, rychlá montáž, nízké náklady na přepravu a nízká uhlíková stopa.
Čtěte také: Vše o bobkovišni na živý plot
Šedý polystyren a jeho inovace
Po roce 2000 začal koncern BASF s hledáním řešení vedoucím ke snížení optické propustnosti ve zmíněném pásmu kolem 10 µm pomocí stopové přísady bez změny v hustotě materiálu. Jako nejvhodnější se ukázal grafit, jemně rozemletý až na nanometrové částice, kterým je rovnoměrně vyplněna pevná fáze EPS. Vzniknul tak šedý polystyren. Grafitové částice zde účinkují jako mikroskopické absorbéry a zároveň reflektory. Nanotechnologie, která dokáže „namlet“ velmi jemné částice, umožňuje, aby vzdálenost mezi částicemi grafitu byla pod 10 mikronů a zároveň aby se částice nedotýkaly. Tím se stane membrána polystyrénové vypěněné buňky obtížně prostupná pro dlouhovlnné tepelné záření. Zároveň s tím se zvýší odrazivost prostředí z 0 na cca 20 % (grafit v podstatě vytváří z membrán polystyrénových kuliček tepelná zrcadla). Tím, že se částice nedotýkají, nezvýší se výrazně tepelná vodivost materiálu. Výsledkem přidání grafitu do bílého polystyrenu je šedý expandovaný polystyrén, který při objemové hmotnosti pouhých 15 kg/m³ dosahuje součinitele celkové propustnosti tepla λ = 0,032 W/(m·K). Stejnou hodnotu celkového součinitele tepelné vodivosti má běžný EPS s více než dvojnásobnou hustotou 35 kg/m³.
U šedého (grafitového) polystyrenu klesá součinitel tepelné vodivosti pod 0,031 W/m-K. V případě šedého polystyrenu je díky reflexi omezena i třetí složka tepla, sálání.
Sourozencem bílého polystyrenu je polystyren šedý, kde je rozdíl pouze v příměsi grafitu, který by měl díky reflexi grafitu ještě zlepšit tepelněizolační vlastnosti běžného polystyrenu.
Porovnání bílého a šedého polystyrenu
Použití „těžších“ polystyrenů ve výstavbě je však například u zateplené fasády neekonomické vzhledem k více než dvojnásobné ceně za materiál, nehledě na ochranu životního prostředí a surovinových zdrojů. U podlah a jiných aplikací, kde není snadné přidat další cm izolace, jsou lepší tepelně-izolační vlastnosti šedého polystyrenu zásadní. V ostatních případech ušetříme na dopravě a při zabudovávání na stavbě.
| Typ polystyrenu | Hustota (kg/m³) | Součinitel tepelné vodivosti λ (W/(mK)) | Poznámka |
|---|---|---|---|
| Bílý EPS | 15 | 0,037 | |
| Bílý EPS | 35 | 0,032 | |
| Šedý EPS (grafitový) | 15 | 0,032 | Díky příměsi grafitu |
Čtěte také: Tipy pro zdění starých cihel
Použití polystyrenu v praxi
Izolační desky Isover EPS 70F jsou určeny zejména pro fasádní zateplovací systémy ETICS a ostatní aplikace bez významných požadavků na zatížení tlakem (podlahy apod.). Desky jsou vhodné pro izolační vrstvy energeticky úsporných staveb (nízkoenergetické a pasivní domy) s běžnými tloušťkami izolace 200-500 mm. Zároveň se Isover EPS 70F používá pro kvalitní zateplení stávajících staveb, např. v rámci programu Zelená úsporám. Při aplikaci je zcela nezbytné dodržet technologický postup konkrétního zateplovacího systému!
Tloušťka polystyrenových desek je různá a závisí především na místě jejich použití. Pro podlahu je potřeba větší, pro fasádu o něco menší a u střechy je třeba zohlednit kombinaci tepelné izolace a zatížení. U pasivních a nízkoenergetických budov jsou zcela běžné tloušťky přes 200 mm.
Doporučené tloušťky izolace
- Fasády: Doporučená tloušťka izolace z pěnového polystyrenu pro fasády budov je minimálně 16 cm pro tradiční bílý EPS. Pro energeticky úsporné stavby se doporučují tloušťky 200-500 mm.
- Střechy: Optimální tloušťka pěnového polystyrenu (EPS) pro střešní izolaci se podle požadavků normy ČSN 730540 pohybuje mezi 20 a 30 cm.
- Podlahy: U podlah a jiných aplikací, kde není snadné přidat další cm izolace, jsou lepší tepelně-izolační vlastnosti šedého polystyrenu zásadní.
Obecně je v současné době doporučováno volit polystyrenové desky o tloušťce 14 až 20 cm, záleží zde na konstrukci obvodových zdí daného objektu.
Pevnost v tlaku
Pěnový polystyren (EPS) má dostatečnou pevnost v tlaku pro běžné stavební aplikace. Pevnost se obvykle pohybuje mezi 70 až 250 kPa. Pevnost pěnového polystyrenu EPS v tlaku závisí na jeho hustotě. Standardní pěnový polystyren používaný na fasády má pevnost v tlaku kolem 70 kPa, zatímco EPS pro podlahy a střechy může mít pevnost v tlaku až 150-200 kPa. Pro zateplení fasád se nejčastěji používá pěnový polystyren (EPS) s pevností kolem 70 až 80 kPa. Vynikajícím příkladem vysoké pevnosti v tlaku pěnového polystyrenu EPS je jeho použití při stavbě silničních násypů na obtížných typech půdních podkladů. Celý okruh formule 1 v Šanghaji včetně tribun byl postaven na 1 m silné vrstvě pěnového polystyrenu EPS.
Další vlastnosti a výhody polystyrenu
Mezi hlavní výhody patří výborný součinitel tepelné vodivosti lambda (šedý EPS), minimální hmotnost, dobré mechanické vlastnosti, jednoduché zpracování a cenová dostupnost. Polystyren se nedeformuje, nemění svůj objem, neklouže a v konstrukcích drží svůj tvar desítky let. Není hygroskopický - to znamená, že neabsorbuje vodu - a pokud se dostane do kontaktu s vlhkostí, může ji zachytit na povrchu, což však neovlivní jeho izolační vlastnosti. Je to zkrátka materiál, který dobře znáte a na který se můžete spolehnout. Nemění se, funguje stejně v létě i v zimě.
Čtěte také: OSB desky a jejich tloušťka pro podlahové aplikace
Klíčové vlastnosti Isover EPS 70F:
- Velmi dobré tepelněizolační vlastnosti
- Výborné mechanické vlastnosti
- Vhodné i pro ETICS tl. 200-350 mm
- Minimální hmotnost
- Jednoduchá zpracovatelnost
- Dlouhá životnost
- Ekologická a zdravotní nezávadnost
- Trvalá odolnost proti vlhkosti
- Biologická neutrálnost
- Ekonomická výhodnost
Kromě polystyrenu je známo mnoho druhů tepelných izolací, které se liší nejen z hlediska funkce a použití, ale také materiálem a strukturou. Z oblasti pěnových izolací stojí za zmínku díky λ na úrovni 0,023 W/(m·K) též polyuretan (PUR) a polyizokyanurát (PIR). Ještě lepší, ale i o hodně dražší, jsou vakuová izolace. Mezi stavební izolace, které využívají vlastností vakua patří vakuová izolace, která dosahuje skvělých hodnot lambda 0,007, naproti tomu např. bílý polystyren jen 0,039 (je tak skoro 6x horší).
Extrudovaný polystyren (XPS)
Na výrobu extrudovaného polystyrenu (XPS) se používá podobná surovina jako na EPS, rozdíl je ale v systému vypěňování. Na rozdíl od EPS se XPS vyrábí tzv. extruzí, tj. ve fasádách se používá tento materiál pro izolaci soklu, hlubokých podzemních stěn, izolaci překladů a tepelných můstků. Při izolování soklu je nutné používat pouze desky s mřížkovaným povrchem a rovnými hranami. Na hladkých deskách se neudrží omítka a jsou tedy vhodné pouze pro spodní stavbu.
Měření tepelněizolačních vlastností: Praktické testy
Pro zjištění reálného chování izolantů v různých podmínkách byly provedeny experimenty. Ačkoli první experiment simulující termosku nedokázal spolehlivě určit kvalitu izolace, druhý test simulující zateplený dům s konstantní vnitřní teplotou přinesl průkaznější výsledky. Při tomto testu byly použity různé izolanty včetně bílého a šedého fasádního polystyrenu o různých tloušťkách, minerální fasádní izolace a vícevrstvé reflexní fólie.
Výsledky druhého testu:
- EPS bílý 40mm, 0,039 --> 20,02 Wh - nejnižší spotřeba
- Superfoil 65mm, 0,028 --> 25,33 Wh - horší o 26,5% (eliminací tepel. mostů spotřeba 20,02 Wh)
- EPS šedý 30mm, 0,032 --> 27,11 Wh - horší o 36,4%
Z těchto výsledků je patrné, že bílý polystyren se v tomto experimentu ukázal jako nejúčinnější z hlediska spotřeby energie na udržení stabilní teploty, i když se neočekávalo, že překoná deklarované parametry reflexní fólie.
Doporučení pro budoucí testy:
- Zvětšení měřeného boxu pro snížení chyby měření.
- Měření pouze jedné strany izolace pro omezení vlivu koutů.
- Dokonalé utěsnění boxu (vzduchotěsnost).
- Použití stejných tlouštěk izolací pro lepší srovnání.
- Testování stejné izolace o více tloušťkách (např. 5 a 10 cm).
- Prodloužení doby nahřívání boxu.
- Preferování konstantního zdroje tepla (např. pomocí stmívače).
- Lepší rovnoměrná distribuce tepla.
tags: #5cm #polystyren #izolační #vlastnosti