Kvalitní tepelná izolace je nedílnou součástí jakékoliv stavby. Slouží nejen k minimalizování úniku tepla z objektu jako takového, ale i k izolaci konkrétních stavebních částí, např. rozvodů vody. Na trhu narazíte na nespočet izolačních materiálů, které se liší svými vlastnostmi i způsobem použití.
Typy izolačních materiálů a jejich vlastnosti
Základním hlediskem pro rozdělování tepelných izolací je vstupní materiál. Zásadně ovlivňuje výslednou hodnotu součinitele prostupu tepla a další parametry (paropropustnost, voděodolnost aj.). Obvykle izolace rozdělujeme na minerální, syntetické a přírodní.
Minerální izolace
Minerální izolace patří mezi nejpoužívanější izolační materiály vůbec. Minerální tepelná izolace není organická, a tak příliš nepodléhá napadání hub, plísní a parazitů. Vyniká nehořlavostí a zpravidla i dobrou propustností par. Obvykle je také hydrofobní. Vyrábí se z minerálních vláken v podobě skelné vlny nebo čedičové vaty. Oba typy mají velmi podobné vlastnosti, rozdíl spočívá zejména ve výrobní technologii.
- Skelná vlna: Produkuje se z recyklovaného borosilikátového skla, nebo z nového skla či 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.
- Čedičová vata (kamenná vlna): Vyrábí se z čediče a dalších hornin (žuly, vápence, dolomitu), převážně z vyvřelých hornin: vulkanického diabasu, čediče a dolomitu. 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.
Minerální izolace se v praxi prodává ve formě kamenné nebo skelné vaty (vlny). Je to ekologický izolant přírodního původu, který má výborné tepelněizolační vlastnosti. Protože je nehořlavý, účinně zabraňuje šíření požáru. Minerální izolace mají v Česku díky vyspělému sklářskému průmyslu dlouholetou tradici. Vstupní suroviny propůjčují minerální izolaci řadu výborných vlastností, kterými se syntetické (umělé) materiály pochlubit nemohou. Mezi ně patří například naprostá nehořlavost a schopnost tlumit hluk. Ze studií a praxe jasně vyplývá, že minerální izolace je velmi kvalitní materiál, který při správné aplikaci vydrží desítky let.
Syntetické izolace
Tepelná izolace ze syntetických materiálů je vyhledávaná pro skvělé tepelněizolační vlastnosti a cenovou dostupnost. Nejvyužívanějším druhem syntetického izolačního materiálu je bezpochyby polystyren. Podle technologie výroby jej rozdělujeme na pěnový (EPS) a extrudovaný (XPS). Vynikají skvělými hodnotami součinitele tepelné vodivosti, musí však být chráněny před UV zářením, které způsobuje degradaci materiálu.
Čtěte také: Detailní srovnání izolačních materiálů
- PUR a PIR pěny: Mají jemnou strukturu pórů. Tyto pěny jsou vhodné pro technologii stříkané izolace, dostupné jsou však i v podobě desek. Patří mezi moderní izolační materiály, které vynikají nízkou hmotností, snadnou montáží a dobrými tepelněizolačními vlastnostmi.
- Fenolická pěna: Deska z fenolické pěny o síle 100 mm má podobné parametry jako deska z polystyrenu o síle 180 mm. Je tak vhodnou alternativou pro zateplení do míst s omezeným výplňovým prostorem.
Přírodní izolace
Izolaci pro zateplení podlahy, půdy a dalších stavebních konstrukcí vyřešíte také použitím izolace z přírodních materiálů. Poměrně obsáhlou skupinu tvoří tepelné izolace na bázi dřeva a papíru, které však často obsahují i další přísady minerálního či syntetického charakteru. Izolační materiály čistě přírodního původu jsou hypoalergenní a šetrné k životnímu prostředí. Přesto musí obsahovat speciální látky, které materiály ochrání před škůdci, plísněmi či houbami a minimalizují hořlavost.
- Dřevovláknité a dřevocementové izolace: Vzhledem k velké objemové hmotnosti mají dobrou schopnost tepelné akumulace. Používají se zejména jako vnější izolace, případně izolace ze strany interiéru, a důležitou roli hrají při zateplování dřevostaveb. Jsou také alternativou k sádrokartonu pro zhotovení vnitřních příček. Dřevocementové desky se pak používají jako izolant do sendvičových příček.
- Izolanty na bázi papíru a celulózy: Nejčastěji se využívají pro technologii foukané izolace. Protože je vstupním materiálem recyklovaný papír, je výroba ekologická. Z papíru se dále vyrábí vlnité desky či voštinové desky.
- Ovčí vlna: Pro zateplení stavebních konstrukcí můžete použít například izolaci z ovčí vlny. Používá se jako výplň a při adekvátní technologické úpravě se hodí i pro izolaci střešních plášťů či plovoucích podlah.
Další minerální izolační materiály
- Pěnové sklo: Moderní typ tepelné izolace, u kterého oceníte vysokou odolnost v tlaku. Na pěnové sklo narazíte v podobě drtě nebo izolačních desek. Mají porézní strukturu, a tak dokážou dobře pohlcovat vlhkost a současně ji odpařovat.
- Minerální pěnové desky: Vyrábí se z různých plniv minerálního původu a zpravidla obsahují také vlákna celulózy. Pěnové minerální desky mají podobné vlastnosti jako desky vápenosilikátové. Vstupními surovinami pro výrobu jsou vápno, písek, voda a zpěňovadlo. Materiály jsou velmi odolné proti napadení plísněmi. Desky jsou křehké a při neopatrné manipulaci se mohou lámat.
- Expanzivní jíl (keramzit) a expandovaný perlit: Vulkanické materiály se zahřejí na vysokou teplotu a zvětší při tom svůj objem.
Součinitel tepelné vodivosti (λ - lambda) a jeho význam
Součinitel tepelné vodivosti, označovaný řeckým písmenem λ (lambda) - běžně nesprávně zkracováno na tepelná vodivost, 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.
Koeficient součinitele tepelné vodivosti λ hraje proto zásadní roli při výběru izolačních materiálů. Různé izolační materiály mají odlišné hodnoty λ. Tyto hodnoty ukazují, jak různé materiály vedou teplo a jak efektivně mohou sloužit jako izolace. Tyto hodnoty jsou obecné a u různých specifikací a výrobců se liší. V oblasti stavebnictví je součinitel tepelné vodivosti zásadním faktorem při výběru izolačních materiálů pro nové konstrukce i při modernizaci stávajících budov. Hodnota λ se obvykle určuje laboratorními testy za kontrolovaných podmínek.
Faktory ovlivňující součinitel tepelné vodivosti
Na součinitel tepelné vodivosti 𝜆 izolačních materiálů má vliv několik faktorů, které mohou hodnotu tohoto parametru zvyšovat nebo snižovat:
- Vlhkost: Přítomnost vody má mnohem vyšší tepelnou vodivost než vzduch (λ vody je cca 0,58 W·m⁻¹·K⁻¹, zatímco vzduchu cca 0,025 W·m⁻¹·K⁻¹).
- Teplota: U některých materiálů (např. pěnové izolace) roste s rostoucí teplotou, což znamená, že v teplejším prostředí může dojít k poklesu jejich izolačních schopností.
- Struktura materiálu (porozita): Materiály s vyšší porozitou (např. minerální vata, pěnové plasty) mají nižší hodnotu λ, protože vzduch v pórech omezuje vedení tepla.
- Tlak a hustota: S rostoucí hustotou se obvykle zvyšuje tepelná vodivost, protože se zvyšuje podíl pevné látky, která lépe vede teplo.
- Typ plynu v pórech: Materiály naplněné plyny s nízkou tepelnou vodivostí (např. vakuové panely) mají výrazně lepší izolační vlastnosti.
- Stárnutí materiálu: Některé materiály (např. syntetické pěny) mohou v průběhu času degradovat, což ovlivňuje jejich strukturu a zvyšuje λ.
- Směr vedení tepla (anizotropie): Některé materiály (např. dřevovláknité desky) mohou vykazovat rozdílné hodnoty λ v závislosti na směru vedení tepla.
Rozdíly mezi součinitelem tepelné vodivosti (λ), součinitelem prostupu tepla (U) a tepelným odporem (R)
Rozdíly mezi součinitelem tepelné vodivosti (λ - lambda), součinitelem prostupu tepla (U) a tepelným odporem (R) spočívají v jejich významu, použití a vztahu k vedení tepla. V praxi jsou všechny tyto veličiny propojené.
Čtěte také: Jaké jsou vlastnosti minerálního betonu?
- Součinitel tepelné vodivosti (λ): Vyjadřuje schopnost jednoho konkrétního materiálu vést teplo. Vysoké hodnoty λ jsou typické pro vodiče tepla (např. kovy), zatímco nízké hodnoty mají izolanty.
- Tepelný odpor (R): Vyjadřuje odpor proti prostupu tepla přes určitou vrstvu materiálu. Jak již název napovídá, tepelný odpor konstrukce R (m2K/W) vyjadřuje schopnost materiálů klást odpor při prostupu tepla konstrukcí. Čím vyšší hodnota tepelného odporu konstrukce je, tím lépe.
- Součinitel prostupu tepla (U): Vyjadřuje, kolik tepla projde konstrukcí o určité ploše při rozdílu teplot o 1 kelvin mezi vnitřním a vnějším prostředím. Součinitel prostupu tepla je veličina, která vyjadřuje schopnost stavebního materiálu či celé skladby konstrukce tepelně izolovat. Hodnota součinitele U musí být u obvodových konstrukcí domu ze zákona dodržena a slouží také k výpočtu tepelných ztrát objektu a k dimenzování otopné soustavy. Součinitel prostupu tepla určuje, k jakým tepelným ztrátám skrze danou konstrukci dochází. Jednotka W/m2K vyjadřuje, kolik tepelné energie ve Wattech prostupuje obvodovou konstrukcí o ploše 1 m2 při rozdílu venkovní a vnitřní teploty 1 K. Součinitel prostupu tepla je vhodné znát zejména u novostaveb a staveb, u nichž dochází k rekonstrukci a zateplení obálky budovy. Součinitel prostupu tepla zateplovaných konstrukcí musí dosahovat stanovených hodnot, které jsou uvedeny v normě ČSN 73 0540-2. Povinnost dosahovat požadovaných, resp. doporučených hodnot součinitele prostupu tepla vychází z vyhlášky č. 78/2013 Sb.
Zda navrhovat konstrukci na požadovaný či doporučený součinitel je složitější a pravidla pro navrhování obvodových konstrukcí z pohledu tepelně-technického je dáno vyhláškou č. 78/2013 Sb. Každopádně novostavby musí mít všechny obvodové konstrukce navrženy minimálně na požadovaný součinitel prostupu tepla, lépe však na doporučený součinitel prostupu tepla. Konstrukce mimo jiné musí být navrženy tak, aby byly splněny další požadavky plynoucí z legislativních a normových požadavků. Nejlepší tepelnou ochranu a vůbec nejvyšší pohodu prostředí dosáhnete při hodnotě součinitele prostupu tepla U = 0,15 W/(m2K). To je normou určená maximální hodnota pro takzvaný nízkoenergetický dům a odpovídá tloušťce materiálu 26 až 30 centimetrů. Rozhodnutí o správné tloušťce materiálu ovlivní vaše náklady na vytápění pro celá příští desetiletí. Přitom náklady na tepelné izolace činí asi jen 3 až 5% investičních nákladů pro vestavbu podkroví.
Příklad výpočtu tepelného odporu pro obvodovou stěnu
| Konstrukce | Tloušťka d [m] | Lambda [W/mK] | R [m2K/W] |
|---|---|---|---|
| Omítka vápenocementová | 0,020 | 0,990 | 0,020 |
| Cihla plná pálená | 0,450 | 0,800 | 0,563 |
| Tepelná izolace EPS70 | 0,120 | 0,036 | 3,333 |
| Omítka vápenocementová | 0,020 | 0,990 | 0,020 |
| CELKEM R | 3,936 | ||
| Svislá konstrukce směrem do exteriéru Rsi | 0,130 | ||
| Svislá konstrukce směrem do exteriéru Rse | 0,040 | ||
| CELKEM RT | 4,106 |
Odpory při přestupu tepla na vnitřní a vnější straně konstrukce Rsi a Rse jsou uvedeny v normě ČSN 73 0540-3. Tepelný odpor z vnější strany je pochopitelně nižší, tedy Rse = 0,04 m2K/W. Tepelný odpor při přestupu tepla na vnitřní straně je dále rozdělen dle typu konstrukce.
Prodyšnost minerálních izolací a hospodaření s vlhkostí
Minerální izolace mají z hlediska prostupu vlhkosti stejné parametry jako vzduch, to jest prostupu vlhkosti vůbec nic nebrání. Obdobně vám odejde i vodní pára přes minerální izolaci. Právě praktické využití prodyšnosti minerálních izolací je to co nás nejvíce zajímá.
Názorným příkladem je například sušení prádla. Pokud dáte mokré prádlo na topení, poměrně rychle vám prádlo uschne, teplý vzduch do sebe nabere vlhkost z oblečení a prádlo se vysuší. Došlo k tomu proto, že vrstva prádla je výrazně větší a díky tomu odvod vlhkosti pomalejší, větší vrstva prádla odvodu vlhkosti více brání. Aby se toto nedělo tak je třeba zvolit prodyšný materiál, v opačném případě při použití neprodyšných materiálů je to jako kdybychom dali na topení deset vrstev prádla a chtěli aby nám to uschlo do hodiny, prostě nemožné. U prodyšného materiálu je to jako kdyby v konstrukci byl jen vzduch, prostě voda odejde přes minerální izolaci bez jakéhokoliv omezení.
Dnešní proces výstavby je velmi rychlý, a když nám naneštěstí před montáží krytiny do střechy díky dešti jak se lidově říká „naleje", tak dřevo, to jest krokve či prkna, do sebe nasají vodu jako houba. Bohužel pro dřevo je to špatná zpráva, jelikož pokud vodu zase rychle nepustí, to jest nevyschne, tak hrozí riziko že se zde objeví plísně či houba opravdová. Řešením je právě použití minerálních izolací. Pokud použiji analogii s topením je to jako kdyby jste na topení sušili jen tu vodu, zkuste si na topení nebo lépe na rozpálenou plotnu kápnout kapku vody, jak rychle se odpaří a uvidíte sami.
Čtěte také: Minerální vata a cihla: Kombinace pro dokonalou izolaci
Při výběru materiálu a jeho instalaci také nesmíte zapomenout na parotěsnost, vzduchotěsné uzavření konstrukce ze strany interiéru, případně volbu propojení hydroizolační vrstvy s vnějším ovzduším (větrací mezerou). Je nezbytné, aby do izolační vrstvy nepronikala vodní pára.
Použití a formy minerálních izolací
Minerální izolace se vyrábí ve dvou základních variantách jako měkké rohože a tuhé desky. Konkrétní typ výrobku tepelné izolace volte podle způsobu zpracování a umístění.
- Měkké rohože: Používají se pro nezatížené stavební izolace, jako jsou např. půdní prostory, a také pro technické izolace. Rohože jsou kompaktnější, a tak vám umožní snazší izolaci prostorů nepravidelného tvaru.
- Tuhé desky: Používají se 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. S deskami se vám bude dobře manipulovat a oceníte i jejich větší pevnost v tlaku. Desky s vyšší objemovou hmotností (nad 100 kg/m3) lze využít i k tepelné izolaci podlah. Desky s tzv. podlahovou kročejovou izolací pak účinně snižují kročejový hluk.
- Volný násyp (foukaná izolace): Jedná se 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. Volně sypané izolanty pak můžete použít při zateplení spodních vrstev podlah.
Pro využití ve stavebnictví se minerální izolace upravuje nejčastěji do rolí nebo desek. Pro speciální aplikace jako jsou např. izolace potrubí se jedná o tzv. izolační pouzdra. V neposlední řadě se minerální izolace používá také jako jádrová izolace do domácích spotřebičů.
Přední výrobci a dodavatelé
Nejvýznamnějšími výrobci a dodavatelé minerální kamenné vlny jsou společnosti Isover, Knauf Insulation a Rockwool. Tyto společnosti mají širokou škálu produktů ze skupiny měkkých rohoží i tuhých desek včetně produktů pro speciální použití.
Nejvýznamnějšími výrobci a dodavatelé minerální skelné vlny jsou společnosti Knauf Insulation (se značkami Naturroll, Classic a Unifit) a Ursa, která vyrábí kromě skelné vlny charakteristické barvy i bílou vlnu značku PureOne.
Tepelné, zvukové a protipožární minerální izolace Isover a Orsil koncernu Saint-Gobain, výrobce Isover, splňují všechny požadavky moderního a snadno dostupného bydlení. Čedičová vlna (Orsil) a skelná vata (Isover) se vyrábí z přírodních a biologicky rozpustných vláken podle nejpřísnějších evropských norem. Minerální izolace jsou ekologické a zdravotně nezávadné, jsou 100% BIO. Izolace jsou cenově dostupné, lehké (nepřispívají narušení statiky domu), odolné vůči vlhkosti a nehnijí. Společně se sádrokartonovým povrchem zprostředkují ideální klima podkrovního bytu a chrání před zimou i parnými dny, před hlukem a možnými požáry. Izolace Isover a Orsil aplikujeme zevnitř stavby, čili není nutné zasahovat do střešní krytiny. Minerální izolace jsou díky své optimální hmotnosti vhodné do lehkých tlumících příček a díky nízké dynamické tuhosti do plovoucích podlah. Pohltivé schopnosti minerálních vln pak oceníte u zvukově pohltivých stěn, příček a podhledů. Velmi dobrá zvukově absorpční schopnost vláknitých materiálů Isover a Orsil vás ochrání před nepříjemným hlukem z okolních místností i před nežádoucím hlukem zvenčí. Dosáhnete trvalého zlepšení akustických parametrů konstrukce vašeho podkroví. Minerální izolace Isover a Orsil také zvyšují požární odolnost objektů. „Požární odolností“ v minutách hodnotíme odolnost celé stavby. Samotné minerální desky či role jsou pak podle předpisů hodnoceny „reakcí na oheň.“ To je odezva materiálu na oheň, kterému jsou vystaveny.
Vynikajícími izolačními vlastnostmi materiálů Isover a Orsil splníte veškeré požadavky, které kladou normy.
tags: #mineralni #izolace #prostup #tepla #vysvetleni