Volba tepelné izolace se přímo promítá do provozních nákladů domu. Stejně jako nákup tepelného čerpadla, energeticky úsporného kotle nebo fotovoltaických článků je to investice, která se časem vrátí. Při výběru tepelněizolačního materiálu je důležité, aby měl velmi malou schopnost vést teplo. Tato schopnost se vyjadřuje prostřednictvím součinitele tepelné vodivosti λ (lambda), který charakterizuje tepelnětechnické vlastnosti materiálu nezávisle na jeho tloušťce. Málokterý výrobce poskytuje stárnoucí lambdu, tedy takovou, která bude odpovídat tepelně izolačním vlastnostem po instalaci materiálu v objektu, většina dává deklarovanou lambdu, tedy takovou, jakou má výrobek ihned po opuštění výrobní linky. Pro vyjádření tepelněizolačních vlastností konkrétní tepelněizolační desky s nějakou tloušťkou (nebo stěny složené z více vrstev, dveří nebo oken) se používá veličina tepelného odporu R - čím je panel hrubší, tím je tepelný odpor vyšší a tím lepší tepelněizolační vlastnosti má. Izolace domu je základ úsporného bydlení.
Důležité parametry tepelné izolace
Tepelný odpor se stává klíčovým aspektem v souvislosti s globálním oteplováním, proto je důležité se na něj při výběru izolace zaměřit. Jedná se o fyzikální vlastnost látky, která popisuje jeho schopnost bránit průchodu tepla. Závisí na materiálu, tloušťce a ploše, přes kterou teplotní tok prochází. Každý tepelný izolant má celou řadu lepších či horších vlastností. Mezi základní vlastnosti patří tepelná vodivost, vzduchová neprůzvučnost, hořlavost, akumulace tepla, pevnost, nasákavost, odolnost proti UV záření, snadnost a rychlost montáže, hmotnost a v neposlední řadě cena. Žádný izolant není univerzální a vždy je potřeba při jeho výběru zohlednit to, kde a jak bude izolant použit a kolik jsme ochotní za něj zaplatit.
Kvalitní izolace by měla být souvislá, v průběhu času nedegradující, paropropustná (ve střechách), vzduchově neprodyšná, schopná pohlcovat hluk a kromě tepla izolovat i například radon z podloží.
Tepelněizolační materiály jsou charakterizovány ještě jednou důležitou veličinou - difúzním odporem μ, který vyjadřuje schopnost vodních par projít materiálem a který je třeba brát v úvahu při návrhu složení konstrukce stěny, střechy nebo stropu. Čím vyšší faktor difúzního odporu, tím vyšší odpor pro propustnost vodních par. Je žádoucí, aby faktor difúzního odporu vrstev zateplovacího systému směrem od interiéru nevzrůstal, jelikož tím dochází k akumulaci vodních par ve skladbě stěny.
Objemová hmotnost izolačního materiálu je ovlivněna hustotou struktury dané izolace. Objemová hmotnost je měřena v jednotkách kg/m³. Větší objemová hmotnost izolačního materiálu tedy přináší jeho lepší vlastnosti jako izolace. Objemová hmotnost a měrná kapacita materiálu mají tedy největší podíl na schopnosti akumulace tepelné izolace. Měrná tepelná kapacita je množství tepla potřebné k ohřátí 1 kg látky o 1 K. Tedy značí, kolik tepla v J je třeba dodat 1 kg látky, aby se ohřála o 1 °C.
Čtěte také: Srovnání izolačních materiálů
Dlouhodobá absorpce vody je dalším velmi důležitým parametrem. Předvídat to není těžké. Princip fungování je jednoduchý - přítomnost vody částečně nahrazuje lambdu izolačního materiálu lambdou vody, která je v případě vlny dokonce 15x horší (λD 0,040 vs. λ 0,600). Čím kvalitnější izolační materiál, tím menší bude jeho tloušťka nutná pro splnění stavebních norem. Každých pár let se tyto normy zpřísňují a s tím je spojena nutnost používat stále silnější vrstvy tepelné izolace. Takové řešení nevyžaduje snížení podhledu, ale především umožňuje zbavit se problému tepelných mostů, tedy porušení tepelné izolace.
Přehled izolačních materiálů
Na současném trhu s izolačními materiály se můžete setkat s řadou různých tepelných izolací. Zvážit byste měli především efektivnost vybraného typu tepelné izolace, a to v poměru ceny a izolačních vlastností. Níže se můžete podívat na izolaci z minerální vaty, foukanou skelnou vatu, polystyren, PIR desky a některé ekologické materiály. Polystyren, minerální vlna, stříkaná pěna, dřevovlákno a další jsou materiály vhodné k zaizolování celého domu, tedy obvodových zdí, podlah i střechy. Rozdíl mezi nimi je ve formě aplikace, různé životnosti, ale také v jejich tepelném odporu.
Polystyren
Polystyren je již zažitá klasika. Na zateplení nadzemní části domů se nejčastěji v Česku používá pěnový polystyren EPS. Jeho hlavními výhodami je nízká pořizovací cena, ale i jednoduchá manipulace s deskami a s tím související rychlá instalace. Tato skutečnost pak také výrazně snižuje cenu kompletní realizace. Pokud je navíc správně instalován, může být jeho životnost velmi vysoká. Ačkoli se řada lidí bojí u polystyrenů zvýšeného nebezpečí požáru, EPS polystyreny jsou samozhášecí.
Na druhou stranu, v případě klasického zateplení polystyrenem může dojít ke vzniku nežádoucích tepelných mostů v místě spojů, navíc zdivo dostatečně neodvětrává, protože vlhko je propouštěno pouze omezeně. Odtud také plyne podmínka, že polystyren se nesmí lepit na zdivo s vyšší vlhkostí než 6 %. Obecně se doporučuje zateplovat polystyrenem tloušťky minimálně 120 mm, tak aby nevznikal ve stěně rosný bod, což může být pro řadu staveb ekonomicky nenávratné (nehodí se pro pasivní a energeticky úsporné domy). Navíc při působení vysokých teplot velmi rychle stárne, takže není vhodný pro stěny domu, kam v létě celodenně svítí slunce a teplota povrchu prudce stoupá.
S některými nedostatky EPS polystyrenu si umí poradit XPS polystyren. Extrudovaný polystyren je oproti EPS polystyrenu tvrdý, přičemž si zachovává svou nízkou váhu. Tento typ polystyrenu je méně nasákavý, protože má uzavřenou strukturu a zároveň i více odolný v tlaku. XPS polystyren má i o něco lepší tepelně izolační vlastnosti než polystyren expandovaný. Jeho výraznou nevýhodou však je nízká odolnost vůči UV záření, kvůli čemuž není vhodný pro zateplování nadzemních staveb.
Čtěte také: Jak vybrat nejlepší stavební spoření
Bílý polystyren je nejběžnější a zároveň cenově nejdostupnější tepelná izolace. 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.
Minerální vata
Mezi velmi rozšířené materiály pro zateplování domů pak jistě patří i izolace z minerální vaty. Nejčastěji se jedná o čedičovou izolaci, která vyniká nehořlavostí, ale i slušným akustickým útlumem. Minerální vata je oblíbená pro skvělé tepelně izolační vlastnosti, paropropustnost, odolnost vůči vysokým teplotám i vůči UV záření.
Oproti izolaci EPS má vyšší pořizovací cenu, a i vlastní instalace je trochu náročnější než u polystyrenu. Další slabinou minerální izolace je její zvýšená nasákavost, takže na rozdíl od polystyrenu není vhodná na soklové části domu, u chodníku a v místech, kde hrozí odkapávání či odstřikování vody. Za nevýhodu pak bývá považováno i uvolňování částeček při montáži, protože ty dráždí dýchací cesty.
PUR pěna a PIR desky
Velmi významným krokem v oblasti tepelné izolace staveb byl nástup PUR izolací, které mohou mít formu stříkané pěny nebo pevných desek. Oproti již výše uvedeným materiálům má lepší tepelně izolační vlastnosti a je tak možné jej aplikovat v tenčí vrstvě. V obou formách pak tato izolace slouží i jako akustická, protože skvěle pohlcuje zvuk. Navíc má PUR izolace velmi dobré protipožární vlastnosti, je nenasákavá a paropropustná, díky čemuž odolává tvorbě plísní.
Velkou výhodou PUR izolace ve formě pěny je i skutečnost, že je možné jednoduše zaizolovat i špatně dostupná místa nebo skutečnost, že je možné izolační pěnu aplikovat už v době výstavby. Pro zateplení fasád domů při rekonstrukcích se pak používají především desky z PUR pěny, které vynikají jednoduchou manipulací a montáží.
Čtěte také: Izolační materiály: Paropropustnost polystyrenu
Nevýhodou vůči výše popsaným izolačním materiálům pak je možnost tvorby tepelných mostů a vyšší pořizovací cena této izolace. Studie prokázaly, že jednu z nejnižších tepelných vodivostí napříč izolačními materiály dostupnými na trhu má stříkaná PUR pěna.
Vylepšenou verzí PUR izolace jsou mladší izolační PIR desky, které mají při stejných tepelně izolačních vlastnostech užší profil. Kromě toho nabízí izolační PIR desky nízkou hmotnost, odolnost vůči ohni, vynikají i nízkou nasákavostí a vysokou pevností v tlaku. Což je zárukou její dlouhé životnosti. Navíc jsou desky z PIR pěny vhodné i pro alergiky, protože předchází vzniku plísní, nelákají hlodavce a jsou zdravotně zcela nezávadné.
Jednoduchá je i samotná montáž PIR desek, protože na rozdíl od desek polystyrenových jsou po všech stranách zpravidla opatřeny ozubem či pero-drážkou. To je navíc dělá i vysoce odolnými vůči větru. Jistou nevýhodou zateplení pomocí PIR desek je vyšší cena než u výše uvedených tepelně izolačních materiálů. Kromě toho se jedná o materiál, který je sice vůči životnímu prostředí šetrný, ale není přírodní jako následující typy izolací.
Pěnové sklo
Méně často se můžete v praxi setkat s izolací domu pomocí pěnového skla. V tomto případě se jedná o recyklovaný materiál, který je i přesto mechanicky velmi odolný. Výborně odolává ohni, mrazu, vlhkosti, plísním a hnilobě. Jeho instalace je jednoduchá, materiál má nízkou hmotnost, vysokou odolnost a nepropouští vodu. Nevýhodou je jeho pořizovací cena, která je až třikrát vyšší než u ostatních materiálů.
Dřevěná vlákna a celulóza
Dalším přírodním materiálem vhodným k tepelné izolaci budov je celulóza a dřevěná vlákna. Kromě dobrých izolačních vlastností mají tyto přírodní materiály velmi dobré akustické vlastnosti. Jedná se o paropropustné materiály, které jsou vhodné pro stěny a střechy, jež musí dýchat. Jejich mechanická odolnost je vysoká. Jedná se o recyklovaný materiál. Nevýhodou je vysoká pořizovací cena, ale i skutečnost, že časem může tato izolace ztratit tvar i objem.
Experimentální srovnání tepelného odporu
Rozhodli jsme se, že izolace podrobíme měření a tím našim čtenářům lépe ukážeme, jak si která izolace vede v různých podmínkách. K cíli porovnat různé druhy izolací mezi sebou však nevedla úplně jednoduchá cesta. Při testu bylo potřeba zajistit prostředí respektující přírodních zákony, aby nedocházelo ke zkreslování výsledků u různých typů izolací. Nejsme akreditovaná laboratoř s potřebným měřícím zařízením.
Mezi testované izolanty patřily:
- Běžný bílý fasádní polystyren 70F, tl. 40 mm
- Šedý fasádní polystyren 70F, tl. 30 mm
- Minerální fasádní izolace, tl. 30 mm
- Vícevrstvá reflexní fólie Superfoil SF40, tl. 65 mm
První experiment: Simulační termoska
K prvnímu experimentu nás inspirovala klasická termoska. Tento experiment se zdál jednoduchý, lehce realizovatelný a porovnatelný. Princip spočíval v tom, že se vytvoří box z izolantu, který bude simulovat termosku a do něj se vloží ohřátá voda o určité hmotnosti a teplotě. Box, ve kterém ohřátá voda vychladne nejrychleji, bude mít nejhorší tepelně izolační vlastnosti. Byly vytvořeny 4 boxy o vnějších rozměrech 35 x 35 x 53 cm z výše vyjmenovaných izolantů. Stěny a dno boxů jsou slepeny PU pěnou, v případě reflexní fólie je použita ke slepení systémová reflexní páska. Víka boxů, kvůli snadnému a opakovatelnému přístupu, lepena nejsou. Jsou však zatížena a případné netěsnosti jsou sníženy na minimum. Do vytvořených boxů byla vložena sklenice horké vody s hmotností kapaliny 672 g. Max. teplota kapaliny se mírně lišila (vstupní teplota byla okolo 60 °C). V danou chvíli (42 °C) je v každé sklenici stejné množství energie a současně je již ohřátý i vzduch uvnitř boxu. Předpokládali jsme, že teplota vody v boxu s horším izolantem bude klesat rychleji, než v boxu s izolantem lepším. Ukázalo se, že pokles teploty vody byl u všech boxů prakticky totožný. Vyvodili jsme z toho, že tímto způsobem kvalitu izolace nelze určit a ani změřit.
Druhý experiment: Simulace zatepleného domu
Zadáním druhého testu bylo simulovat zateplený dům, ve kterém se topí na stále stejnou teplotu. Při návrhu tepelné obálky domu se obvykle počítá s výpočtovou teplotou venku (-12 °C, popř. -15 °C) a vevnitř (+20 °C). Rozdíl je tedy 32 °C, respektive 35 °C. Stejný teplotní rozdíl byl stanoven i pro náš experiment. K okolní venkovní teplotě boxů cca 10 °C, bylo přičteno 34 °C. V testu je tedy počítáno s vnitřní teplotou 44 °C a venkovní 10 °C. Kvůli rozdílným měrným tepelným kapacitám izolantů proběhne nejdříve hodinové nahřívání na finální teplotu. Až se izolanty plně nahřejí, začne oficiální měření. Výsledkem bude číselná hodnota, která nám ukáže, kolik se v boxech protopí energie na udržení stanovené teploty.
Při tepelném nátopu boxů se ihned ukázalo, jak který izolant akumuluje. Zatímco u polystyrenových boxů šla teplota velmi rychle nahoru, tak u minerální vaty už toto tempo bylo pomalejší, ale rozdíl nebyl dramatický. Velkým překvapením byl box z reflexní fólie, který při nátopu teplo doslova hltal a teplota stoupala velmi pomalu. Byla proto do tohoto boxu dána silnější žárovka, aby byl nátop rychlejší a v boxu byla déle finální teplota. Do boxů polystyrenu byl naopak vložen kousek tenkého plechu, který omezil časté spínaní tepelného zdroje. V případě polystyrenů sice dochází k rychlému nahřátí, ale i k rychlému vychladnutí vzduchu.
Naměřené výsledky byly na rozdíl od prvního testu „termoska“ rozdílné a tím pádem i průkaznější. Opakování testů ve více dnech prokázalo stejné výsledky měření. V průběhu měření jsme se zaměřili i na nepatrné netěsnosti víka boxů (zatímco stěny boxu byly slepeny pur pěnou, tak víko bylo „jen“ zatížené. U bílého EPS bylo u třetího testu víko zatíženo více (došlo k eliminaci skulinek) a výsledek byl o více jak 1Wh lepší.
Nejpracnější bylo vytvoření boxu z vícevrstvé reflexní fólie, kterou k sobě nelze tak jednoduše přilepit jako minerální desku či desku z EPS. Fólii k sobě lze jen překládat a přelepovat přes sebe originální páskou určenou k tomuto účelu. V jednom z testů jsme víko velmi důkladně na 2x olepili páskou a maximálně tak omezili případný únik tepla. Abychom zjistili skutečné vlastnosti tohoto materiálu bez nežádoucích vlivů spojů (i když na stavbě vždy spoje a jiné prostupy budou), udělali jsme 3. speciální test pro tuto fólii. Použili jsme box z bílého polystyrenu a větší kus reflexní fólie, coby víko. Toto víko jsme podpěnili pur pěnou. Box tak nemá spoje ani přelepy páskou. Ukázalo se, že naměřená hodnota byla naprosto stejná, jako když bylo použito víko z polystyrenu. Ani bez problematických spojů se tepelněizolační vlastnosti Superfoil SF40 k deklarovaným hodnotám zdaleka nepřiblížily a dosáhly tak mnohem horšího výsledku, než bylo očekáváno. Ostatní izolanty mezi sebou měly také odchylky oproti očekávání, ale rozdíly nebyly tak propastné.
Výsledky srovnání spotřeby energie na udržení stanovené teploty:
- 1. EPS bílý 40mm, 0,039 --> 20,02 Wh - nejnižší spotřeba
- 2. Superfoil 65mm, 0,028 --> 25,33 Wh - horší o 26,5% *(eliminací tepel. mostů spotřeba 20,02 Wh)
- 3. EPS šedý 30mm, 0,032 --> 27,11 Wh - horší o 36,4%
Předpoklad byl, že vzhledem k deklarovaným parametrům, jednoznačně vyhraje Superfoil SF 40 65mm, který měl dosáhnout až cca 3x lepší výsledek než ostatní izolace (na základě R), což se nepotvrdilo.
Bílý polystyren zvítězil o 26,5% oproti největšímu favoritovi folii Superfoil.
Doporučení a budoucí výzvy
Při výběru nejvhodnější izolace je nutné se vždy poradit s odborníkem. Je důležité, aby fungovala dobře i vzhledem ke geografické poloze stavby a materiálů použitých na obvodové konstrukci. Důležité je sledovat i uhlíkovou stopu jednotlivých materiálů, neboť například ovčí vlna, která se jeví jako ekologická, ji má několikanásobně vyšší než stříkaná PUR pěna. Výrobci materiálů stále více zohledňují ekologii a udržitelnost. Hlavním kritériem bude již brzy uhlíková stopa (uhlíkové číslo). Součet všech uhlíkových čísel použitých materiálů ukáže, zda stavbu zařadí k ekologickým a uhlíkově neutrálním.
Odborníci na úspory energií se shodují, že útulného, příjemného a zdraví prospěšného klimatu v domě lze dosáhnout prostřednictvím co nejefektivnější vzduchotěsné konstrukce. Fasádní termopanely BELAN se vyznačují velmi nízkým koeficientem tepelné vodivosti, vysokou pevností, odolností vůči vodě, nízkou propustností páry a v neposlední řadě také šetrností k životnímu prostředí a bezpečností pro člověka. Jsou vyrobeny z kvalitní polyuretanové pěny (PUR), která ve srovnání s válcovanými, sypkými či vyfukovanými materiály vyniká skvělými tepelně izolačními vlastnostmi, ale také velmi nízkou propustností páry.
Pěnový polystyren vyniká velmi dobrým poměrem ceny a výkonu. Nabízí vynikající tepelně izolační schopnosti při relativně nízké ceně. Je zároveň lehký, snadno se montuje, je rozměrově stálý a při správném použití má velmi dlouhou životnost. Izolace z minerálních umělých vláken je na druhé straně vyhledávána například pro své akustické vlastnosti nebo vyšší odolnost vůči vysokým teplotám. Velmi důležité je také místo použití izolace. Jiný materiál se hodí na fasádu, jiný do střechy, jiný do podlahy nebo na suterény. Kromě samotného materiálu hraje zásadní roli také kvalita návrhu a provedení. I nejlepší izolace na světě přestane fungovat, pokud je špatně navržena skladba konstrukce, vznikají tepelné mosty nebo je montáž provedena neodborně.
Dobrým řešením bývá i kombinace různých izolačních materiálů v jedné stavbě.
tags: #porovnani #tepelneho #odporu #polystyrenu #s #jinymi