Izolace budov je v posledních letech stále častěji diskutovaným tématem. Největší oblibě se zatím těší minerální vaty a materiály vyráběné z ropy - například polystyren (EPS a XPS), PIR panely či polyuretan (PUR). Musíme přiznat, že tyto materiály mají určité výhody, mezi ně patří například jejich nízká cena (od 1000 - 2500 Kč/m3 podle typu) a nízká tepelná vodivost (0,033 - 0,044 W*m-1*K-1) - dobře izolují. U některých z nich také odolnost proti vlhkosti. Tyto materiály však představují významnou ekologickou zátěž: jejich výroba spotřebovává velké množství energie a hotové produkty se velmi špatně rozkládají.
Syntetické izolační materiály je možné rozdělit na minerální anorganické (minerální vlna, skelná vlna) a fosilní organické (polystyren - EPS a XPS, polyuretan PUR). Hlavním problémem umělých minerálních vláken, kromě obsahu toxických pojiv (např. formaldehydu) a vysoké energetické náročnosti výroby, je také uvolňování mikročástic vnikajících do plic a z toho vyplývajícího nebezpečí plicních onemocnění, dále pak sublimace pojiv při teplotách nad 250 °C. U fosilních izolací není problém v uvolňování škodlivin během výrobního procesu tak zásadní, více se však do popředí dostává vstupní surovina zajišťující zvětšení objemu izolace (v minulosti FCKW, dnes pentan a CO2).
Polystyren patří mezi nejčastěji používané materiály pro izolaci domů. Je oblíbený zejména díky nízké ceně a snadné instalaci. Ale má také řadu nevýhod, o kterých se příliš nemluví. Jednou z velkých nevýhod polystyrenu je, že nepropouští vlhkost, hrozí proto hromadění vlhkosti a vznik plísní. Kromě toho je navíc vysoce hořlavý, při požáru uvolňuje toxické zplodiny. Další nevýhodou je krátká životnost v porovnání s jinými materiály. Časem může ztrácet své izolační schopnosti.
Současný stav v oblasti výroby stavebních hmot a izolací není při jeho energetické náročnosti dlouhodobě udržitelný. K obratu ve využití přírodních materiálů v širším měřítku může dojít v důsledku náhlého pohybu cen energií nebo nedostupností surovin pro výrobu syntetických materiálů. To, co dnes vnímáme jako alternativu, může být za pár let nutností. Můžeme předpokládat příznivější vývoj cen ve prospěch přírodních materiálů, hustší síť dodavatelů i rozšíření sortimentu přírodních staviv. Nezbytná bude orientace na výběr vhodných přírodních surovin, a to s ohledem na jejich dostupnost v daném místě, propojení se zemědělstvím a infrastrukturou.
Ekologické výhody přírodních izolací
Naštěstí existují přírodní alternativy, které při výrobě produkují nízké emise CO₂, v některých případech je celková bilance skleníkových plynů dokonce záporná. Rostliny totiž při svém růstu ukládají uhlík z atmosféry do svých pletiv, ve kterých zůstává vázaný a nepřispívá ke skleníkovému efektu. Kromě ekologičnosti přírodní materiály nabízejí i jiné výhody. Mezi ně patří například až dvojnásobná měrná tepelná kapacita oproti polystyrenu či minerální vatě. Měrná tepelná kapacita udává, kolik tepla materiál pojme. Přírodní izolační materiály se většinou vyznačují podobnou tepelnou vodivostí, která je mírně horší než u polystyrenu.
Čtěte také: 4 přírodní vlastnosti DITON PARKETA
Ekologické izolace mohou nahradit konvenční materiály, jako je polystyren, PIR či PUR pěna a přitom zlepšit celkové parametry konstrukcí. Při výběru je třeba zohlednit řadu faktorů. V Německu se každoročně nainstaluje 22 milionů čtverečních metrů izolačních materiálů. Nejčastěji používanými materiály jsou pěnový polystyren a minerální vlna, které jsou však stále více kritizovány kvůli svému negativnímu dopadu na životní prostředí. Stavebníci proto usilují o udržitelnou izolaci fasád a střech, což je možné díky použití dřeva, konopí, lnu, celulózy a mořské trávy. Udržitelná izolace pomáhá chránit klima.
Vědci již řadu let diskutují o nových přístupech k dosažení vyšší udržitelnosti v architektuře. Podle německého architekta profesora Stefana Behnische by se energeticky efektivní stavební metoda budoucnosti měla znovu více zaměřit na topografické, klimatické a kulturní podmínky vlastního prostředí. Architekti a inženýři čelí dvěma výzvám: na jedné straně německá vláda prosazuje svůj Klimatický plán 2050, jehož cílem je do roku 2050 energeticky zmodernizovat přibližně 90 procent stávajících budov. Tím by se mělo snížit množství emisí oxidu uhličitého, které vznikají při spalování fosilních paliv. Na druhou stranu společnost klade stále větší nároky na komfortní bydlení: zvětšuje se obytná plocha, kterou je třeba vytápět na osobu, a roste počet elektrických spotřebičů v domácnosti. Proto je zapotřebí ještě více energie než dříve. Jedním ze způsobů, jak zvýšit energetickou účinnost budov, je použití izolačních materiálů. Nejenže poskytují větší pohodlí, ale plní také důležité funkce, jako je tepelná izolace, izolace proti vlhkosti, protipožární ochrana a izolace proti hluku.
Některé materiály, jako například expandovaný polystyren (EPS), se staly terčem kritiky, jiné na svůj zásadní průlom teprve čekají. Patří sem ekologické izolační materiály z konopí, celulózy nebo dřeva. Jejich těžba surovin, výroba, zpracování a likvidace vyžaduje méně energie, než je tomu u běžných izolačních materiálů, a představují nízké riziko pro vodní toky a půdu. Skládají se z obnovitelných surovin a jsou stoprocentně recyklovatelné. Některé z nich svými specifickými vlastnostmi předčí tradiční izolační materiály. Výroba těchto ekologických izolačních materiálů vyžaduje mnohem méně energie než výroba minerální vlny. Dřevo, konopí a mořskou trávu lze navíc snadno recyklovat, a to buď opětovně použít jako sypký izolační materiál, nebo zkompostovat v půdě. Jejich podíl na trhu je v současné době pět procent. V příštích několika letech se však očekává nárůst.
Přehled přírodních izolačních materiálů
V našich podmínkách je dnes pro tepelnou izolaci domů možné využít slámy, konopných nebo lněných vláken, ovčí vlny a rákosových výrobků. Izolační desky z dřevní vlny jsou vyráběny v SR a jsou pro nás tedy cenově dosažitelné. Stejně jako perlit a keramzit, který je zde již tradičním materiálem. Souběžně s prosazováním těchto izolací na trh probíhají zkoušky a certifikace přírodních materiálů. Výrobky na bázi dřeva jsou mezi tepelnými izolacemi z dorůstajících surovin materiálem číslo jedna. Takovým materiálem jsou dřevovláknité desky, jež se vyrábějí z neošetřených odpadů pocházejících ze dřevozpracujících závodů. Dřevo může být zpracováno také do podoby dřevní vlny, z které se přidáním pojiv vytváří tepelněizolační desky.
Materiály s velkým potenciálem hlavně pro domácí zemědělskou produkci jsou len a konopí, ty jsou svou vláknitou strukturou ideální na výrobu tepelných izolací. Vlákna se rozčesávají do podoby rouna a buď se v tomto stavu nechávají, anebo se spojují do rohoží a desek rozličných formátů. K izolacím se využívá také lněné a konopné pazdeří coby zbytkový materiál. Obilná sláma se zase od nepaměti používá jako přísada do hliněných omítek a nepálených hliněných cihel při stavbě obydlí. Ve formě desek se také využívá korek, získávaný z korkového dubu, který navíc můžeme v drcené formě použít jako sypanou výplň. Dalším materiálem z rostlinné říše je bavlna, která se využívá ve formě rohoží anebo jako volně ložený výplňový materiál.
Čtěte také: Pokládka betonové dlažby
Balíky slámy stlačené na požadovanou hustotu a velikost jsou vyráběny vždy na zakázku pro konkrétní stavbu. Ovčí vlna ve formě izolační rohože je již také dostupná z místních zdrojů. Konopí je prozatím možno získat pouze ve formě volně ložené vlny, hledá se výrobce izolačních panelů a rohoží. Rákosové panely alternující polystyren lze použít jako kontaktní fasádní systém nebo pro vnitřní využití jako nosiče hliněných omítek.
Celulóza
- Celulóza je nejpoužívanější přírodní izolace v našich končinách.
- Výhodou celulózy je nízká energetická náročnost výroby, biologická rozložitelnost a schopnost vázat uhlík.
- Má výborné tepelně i zvukově izolační vlastnosti, navíc za velice přijatelnou cenu, srovnatelnou s polystyrenem.
- Nevýhodou je citlivost na vlhkost a možnost si časem sedat.
- Vločky nebo desky se vyrábějí z drceného novinového papíru. Pro zajištění dostatečné protipožární ochrany přidávají výrobci boritany nebo síran hlinitý. Stavební materiál slouží například jako střešní izolace nebo jako izolace stěn v dřevěných konstrukcích.
Ovčí vlna
- Ovčí vlna nabízí jedinečné izolační vlastnosti.
- Tepelná vodivost je srovnatelná s minerální vatou a zůstává téměř neměnná i při zvýšené vlhkosti.
- Navíc výborně tlumí hluk.
- Nevýhodou je až více než dvojnásobná cena oproti celulózové izolaci.
Technické konopí
- Izolace z technického konopí se vyrábí z rychle rostoucích rostlin, které během svého životního cyklu váží velké množství uhlíku.
- Konopí má dobré tepelně izolační vlastnosti a je velmi odolné vůči vlhkosti, i když méně než ovčí vlna.
- Dalším stavebním materiálem budoucnosti je konopí. Má výrazné vlhkostní regulační vlastnosti: konopné izolační desky mohou absorbovat až 17 % vlastní hmotnosti vlhkosti, aniž by se snížila jejich izolační schopnost. Rostlina je vysoce odolná vůči škůdcům a velmi trvanlivá. Tyto vlastnosti vyzdvihují konopnou izolaci jako klíčový prvek pro udržitelnou výstavbu.
Sláma
- Sláma je dostupný a levný materiál vznikající jako zemědělský odpad.
- Je ekologická, biologicky rozložitelná a váže značné množství uhlíku, často má tedy nulovou nebo dokonce zápornou uhlíkovou stopu.
- Nevýhodou jsou horší izolační vlastnosti, a proto je nutné ji používat v tlustších vrstvách, například v celých balících.
Dřevovláknité desky
- Desky z dřevních vláken se často vyrábějí z odpadu pil.
- Jsou ekologické, biologicky rozložitelné a mají dobré izolační vlastnosti.
- Nevýhodou je citlivost na dlouhodobou vlhkost, proto vyžadují pečlivé konstrukční řešení. Cenově tato izolace vychází podobně jako konopí či vlna.
- Dřevo je vhodné jako trvale udržitelný izolační materiál pro střechy a fasády a také jako izolace proti kročejovému hluku. Materiál lze zpracovat ve formě desek, vloček nebo dřevité vlny. Má vynikající tepelně izolační vlastnosti. Následující variantu vyvinuli vědci z Fraunhoferova ústavu pro výzkum dřeva v Braunschweigu. Vytvářejí pěnovou suspenzi dřevěných vláken a vody smíchané s oxidem uhličitým. Vzniká tak tlakově odolná tvrdá pěna ze 100 % obnovitelných surovin.
Len
- Len lze sice použít pouze v interiéru, ale zaujme svou tepelnou a zvukovou izolací.
- Stejně jako konopí i len dobře pohlcuje vibrace a přeměňuje je na teplo.
- Lněné rohože lze použít například v mezikrokevní izolaci. Kukuřičný škrob působí jako nosné vlákno.
Mořská tráva
- Mořská tráva posouvá ochranu životního prostředí ještě o krok dál. Tato mořská rostlina se nemusí pěstovat - jednoduše se sbírá na plážích v Albánii nebo Egyptě.
- Sušený a následně drcený vláknitý materiál se používá k izolaci střech, stropů a stěn.
- Přirozeně obsahuje boritany, které je u jiných izolačních materiálů, jako je konopí nebo len, nutné přidávat synteticky. Díky tomu je rostlina nehořlavá, neplesniví a je mimořádně odolná.
Srovnání s polystyrenem a minerální vatou
Při volbě materiálu pro zateplení fasády je důležité brát v potaz nejen tepelně-izolační parametry, ale zohledňovat i jeho environmentální dopady. Nejčastěji používanými materiály na českém trhu jsou pěnový polystyren (EPS) a minerální vata. Pokud sledujeme pouze fázi výroby daných izolačních materiálů, lze tvrdit, že polystyren má 3x nižší uhlíkovou stopu než minerální vata. Hodnotíme-li materiály z hlediska celého životního cyklu tzn. výroba, užívání, dekonstrukce a další využití, můžeme říct, že polystyren má až 9x nižší uhlíkovou stopu než minerální vata.
Zásadní rozdíl mezi oběma izolanty vzniká už při výrobě. EPS je materiál s velmi nízkou hustotou - tvoří ho z 98 % vzduch - a jeho výroba nevyžaduje extrémní teploty. Výsledkem je výrazný rozdíl v množství spotřebovaných emisí. Výroba 1 m² izolace o tloušťce 10 cm generuje přibližně 8,7 kg CO₂ u EPS, zatímco u kamenné vaty je to až 26,5 kg CO₂. EPS je velmi lehký materiál, což výrazně snižuje dopravní nároky. Na stejné množství objemové izolace je potřeba převézt až 10x menší hmotnost než u minerální vaty. Při montáži se navíc EPS snadněji opracovává a manipulace s ním nevyžaduje použití zvláštních ochranných pomůcek.
Z pohledu tepelně-izolačních vlastností jsou oba materiály víceméně srovnatelné. Oba materiály mají dlouhou životnost - 50 a více let - a jejich účinnost se v čase zásadně nemění. U EPS je výhodou nízká nasákavost, díky které si materiál udrží své vlastnosti i v případě náhodného kontaktu s vlhkostí. V Česku funguje již poměrně dlouhou dobu systém recyklace obalového ale i stavebního polystyrenu, který zahrnuje sběr, třídění, zpracování a znovuvyužití. Součástí tohoto sytému jsou desítky firem, které se této záležitosti věnují. Recyklaci zajišťuje také většina výrobců pěnového polystyrenu. Probíhají rovněž pilotní projekty tříděného sběru přímo od občanů. EPS je 100% recyklovatelný materiál, po jeho sběru může dojít k mechanickému drcení a opětovnému využití nebo chemickému přepracování na novou surovinu. Pokud recyklace není možná, z pravidla, když je materiál těžce znečištěn, lze EPS energeticky využít díky jeho vysoké výhřevnosti. Oproti tomu minerální vata je nerecyklovatelná, žádný systém sběru použité minerální vaty neexistuje a většinou tak končí na skládkách. Data z environmentálních hodnocení potvrzují, že z hlediska uhlíkové stopy a energetických nároků za celý životní cyklus zateplovacího materiálu vychází pěnový polystyren výrazně příznivěji než minerální vata.
Tabulka srovnání vybraných izolačních materiálů
| Materiál | Tepelná vodivost (W*m-1*K-1) | Měrná tepelná kapacita | Cena (Kč/m3) | Uhlíková stopa (kg CO₂/m² pro 10 cm izolace) | Recyklovatelnost |
|---|---|---|---|---|---|
| Polystyren (EPS/XPS) | 0,033 - 0,044 | Referenční | 1000 - 2500 | 8,7 | 100% (mechanicky/chemicky) |
| Minerální vata | 0,033 - 0,044 | Referenční | Vyšší než EPS | 26,5 | Nerecyklovatelná |
| Celulóza | Mírně horší než EPS | Až dvojnásobná oproti EPS | Srovnatelná s polystyrenem | Nízká (negativní bilance skleníkových plynů) | Biologicky rozložitelná |
| Ovčí vlna | Srovnatelná s minerální vatou | Až dvojnásobná oproti EPS | Více než dvojnásobná oproti celulóze | Nízká (váže uhlík) | Biologicky rozložitelná |
| Technické konopí | Dobrá | Až dvojnásobná oproti EPS | Podobně jako vlna | Nízká (váže uhlík) | Biologicky rozložitelná |
| Sláma | Horší než EPS | Až dvojnásobná oproti EPS | Levný (zemědělský odpad) | Nulová nebo záporná | Biologicky rozložitelná |
| Dřevovláknité desky | Dobrá | Až dvojnásobná oproti EPS | Podobně jako konopí/vlna | Nízká (váže uhlík) | Biologicky rozložitelná |
Poznámka: Hodnoty jsou orientační a mohou se lišit v závislosti na konkrétním produktu a výrobci. Tepelná vodivost pro masivní dřevo kolmo na vlákna je 0,18 W*m-1*K-1.
Čtěte také: Péče o živý plot
Aplikační možnosti přírodních izolací
Pokud řešíte izolaci domu, nabízí se dva způsoby. Jedním z nich je kontaktní zateplení, kdy je materiál přímo v kontaktu se stavbou. Druhou variantou je pak provětrávaná fasáda. Ta je praktičtější, dobře odvádí vlhkost a lépe izoluje i zvuk. Dřevovláknité desky jsou materiálem s vysokou tepelnou akumulací, díky tomu dokáže ochránit i před letními horky. Zároveň dobře odvádí vlhkost. Pro izolaci se dá využít i celulóza. Výhodou je cenová dostupnost. Vyrábí se z papíru, sehnat tak můžete recyklovanou variantu, která je ekologická. Další přírodní alternativou je konopí. To je dobrou volbou zejména v případě, že hledáte ekologický přírodní materiál bez chemických příměsí.
Pokud hledáte spolehlivé řešení, které vydrží skvěle sloužit roky, pak je dobré zvážit provětrávanou fasádu. Jde o moderní řešení s řadou výhod. Fasádní obklady se instalují na pevný kovový rám. Díky tomu je zajištěn odvod vlhkosti a kvalitní odvětrávání. Minimalizuje se tak riziko vzniku plísní. Betonové obklady odolávají vlhkosti, mrazu i mechanickému opotřebení. Navíc jsou zcela bezúdržbové.
Ukázka konstrukčního řešení difúzně otevřeného zateplení zděného domu přírodními materiály spočívá v kotvení dřevěného laťování na zděnou obvodovou stěnu, které vymezuje prostor pro tepelnou izolaci. V tomto případě to bude foukaná celulóza. Celé je to zaklopené pevnou dřevovláknitou deskou. Oproti polystyrenu, na kterém je nějaká tenká vrstva omítky, je dřevovláknítá deska pevný materiál, který také dobře plní svou tepelně izolační funkci. Tento systém totiž zajišťuje určitou prodyšnost stavby. To se nedá říct u polystyrenu, který nám stavbu vzduchotěsně uzavře. Pokud to pak kombinujeme s plastovými nebo moderními okny, které jsou hodně vzduchotěsné, tak to bude mít určitě veliký vliv na interiérové klima.
Širší využití ekologicky vhodných materiálů ovšem předpokládá změnu myšlení ve stavební sféře a tento proces vyžaduje určitý čas. Kromě toho masovou poptávku po izolacích nelze v současnosti pokrýt jenom přírodními izolanty. V současné době probíhají individuální a stavebněpolitické snahy o zintenzivnění ochrany klimatu, protože zdravá a udržitelná architektura bude v budoucnu hrát významnou roli.
tags: #přírodní #analogie #polystyrenu #materiály