V současnosti, kdy je kladen důraz na úsporu energie, se stává téma tepelné izolace objektů stále aktuálnější. S tímto tématem úzce souvisí tepelná izolace objektů. Vedle klasických jádrových omítek se v současné době používají tzv. lehčené omítky nebo také tepelněizolační omítky. Nicméně k lepší tepelné bilanci umí přispět také tepelněizolační omítka. Lehčené (našlehané) omítky využívají svých vlastností ke zlepšení tepelněizolačních vlastností souvrství, ale je třeba říci, že v žádném případě nenahrazují zateplovací systém. Takové omítky mají silnou paropropustnost, jsou při zpracování vysoce vydatné a snižují riziko trhlin. Termoizolační omítky jsou při srovnání tepelněizolačních vlastností ještě o stupínek výš. Jejich receptura je namíchána například s přídavkem expandovaného perlitu a polystyrenu. Tepelněizolační omítky jsou mezistupněm mezi klasickou minerální vícevrstvou omítkou a kontaktním zateplovacím systémem.
Tepelněizolační omítky se často používají zejména při rekonstrukcích, buď jako doplňkový či dodatečný izolační prvek v kombinaci se zateplovacím systémem, popřípadě tam, kde komplexní zateplení objektu není z různých důvodů možné či vhodné. Používají se zejména v exteriéru, na vnější stranu obvodové stěny, nebo také v interiéru na stěny mezi vytápěným a nevytápěným prostorem (na chladnější stranu konstrukce). Tyto omítky snižují energetickou náročnost objektů a eliminují tepelné mosty. Jsou vhodné pro všechny druhy zdicích materiálů, beton, popřípadě cementotřískové desky a bloky.
Aplikace tepelněizolačních omítek
Podklad pro aplikaci tepelněizolační jádrové vrstvy musí být suchý, nosný, zbavený prachu, mastnoty a jiných nečistot. V případě zdiva je třeba povrch dotvarovat a až na výjimky opatřit podkladním cementovým postřikem (špricem). Nanášení tepelněizolačních omítek se od těch klasických pak liší zejména mocností vrstvy (vrstev). Například zmíněnou omítku Cemix 2070 SUPERTHERM je možné aplikovat v jedné vrstvě do tloušťky 40 mm, při požadované větší tloušťce se tato první vrstva nerovná, nechá se zavadnout (6 až 12 hodin) a hned se aplikuje vrstva druhá, která už se klasicky stáhne do roviny omítkářskou latí. Při tloušťkách omítky nad 50 mm se mnohdy přistupuje k nahrazení klasických omítníků ztracenými polystyrenovými, které se k podkladu přilepí standardní lepicí stěrkou a zůstanou v omítce na trvalo. Po dostatečném zatvrdnutí spočívá další úprava povrchu ve zdrsnění mřížkovou škrabkou. Tato úprava povrch srovná a pórovitě otevře, aby mohla omítka správně „dýchat“.
Na vyzrálou jádrovou vrstvu tepelněizolační omítky můžeme dále aplikovat některý ze štuků, který dále ošetříme systémovým penetračním nátěrem a finální fasádní barvou. Souvrství s tepelněizolační jádrovou minerální omítkou se ale velmi často finalizují pastovitou probarvenou směsí. V takovém případě je nutné povrch maximálně vyrovnat a co nejlépe zapravit výztužnou síťovinu, která se vlepuje do difuzní lepicí stěrky. Tepelněizolační omítky nesmí zůstat dlouhodobě povrchově neošetřeny, protože rychle dojde k jejich degradaci. Větší tloušťka, často aplikace jádrové vrstvy ve dvou krocích, vyžaduje také více času pro dostatečné vyzrání omítky.
Požární odolnost a reakce na oheň
Vzniku požáru nelze ani při největší opatrnosti zamezit. Co lze ovlivnit, je používání nehořlavých stavebních materiálů, které nedovolí šíření požáru. Norma definuje požár jako samovolné hoření materiálu, které se nekontrolovatelně šíří v čase a v prostoru. Požární odolnost materiálů je jejich schopnost ubránit se hoření.
Čtěte také: Vše o měrné tepelné kapacitě betonu
Do konce roku 2003 platila norma ČSN 730823 „Stanovení stupně hořlavosti stavebních hmot", která udávala označení stupňů hořlavosti A, B, C1, C2, C3. Od 1. 7. 2003 ovšem přišla v platnost norma evropská, která označuje tytéž klasifikační podmínky pod názvem „Reakce na oheň" (ČSN EN 13501-1) a změnila také označení jednotlivých skupin na A1, A2, B, C nebo D a E nebo F. Všechny výrobky jsou definovány u jejich výrobců a jsou zařazeny do patřičné kategorie hořlavosti.
Lidé mohou při volbě stavebních materiálů kromě užitných vlastností brát v potaz i třídu reakce na oheň a vybírat jen ty nehořlavé, tedy třídu A1 a A2. Tyto materiály nepřispívají k růstu požáru a vývoji kouře. Pro stavební konstrukce je vhodné volit třídu reakce na oheň A. Do této třídy patří všechny minerální izolace.
Hořlavé a nehořlavé izolační materiály
Pokud je fasáda zhotovená z hořlavých materiálů (obkladů a tepelných izolací), požár se může po fasádě budovy šířit velmi rychle. Šíření požáru po fasádě bývá nevídaně rychlé, přenos do vyšších pater může být během několika vteřin. Tragický požár Grenfell Tower v Londýně, kde desítky obyvatel zahynuly v plamenech, je varovným příkladem důsledků použití hořlavých fasádních materiálů. Kromě fasády patří mezi rizikové konstrukce také střešní pláště a vnitřní příčky.
Minerální izolace je přirozeně nehořlavá. Má třídu reakce na oheň A1, což znamená, že jde o nejlepší a nejbezpečnější typ izolace, která nehoří. Po střeše zateplené izolacemi z minerální vlny se plameny šíří jen v minimální míře a hustý dým se z izolace téměř neuvolňuje. Pokud je obložení budovy nehořlavé, oheň se šíří budovou mnohem pomaleji. Velmi žádoucí je aplikace minerálních izolací ve výškových budovách, a to i v případě dodatečného zateplování panelových domů. Výškové budovy (obvykle osmipatrové a vyšší budovy) se musí zateplovat celoplošně nehořlavou minerální izolací a tento způsob zateplení se čím dál častěji využívá i u nižších bytových budov.
I u nižších budov je však podle normy nutné bránit šíření požáru. Pokud je zvolena hořlavá izolace, například polystyren (EPS), děje se tak formou protipožárních pásů izolace z minerální vlny. Pozor ale, neexistuje nic takového jako protipožární polystyren. Polystyren (EPS) je ze své podstaty hořlavý materiál, který obsahuje takzvané retardéry hoření. Ty zpomalují postup hoření. U staveb, na kterých se kombinují hořlavé a nehořlavé materiály, může být problematické dodržení všech normových projektových požadavků. Dodržet všechny protipožární předpisy při střídání hořlavých a nehořlavých materiálů (typicky polystyrenu a minerální vaty) je technicky velmi náročné.
Čtěte také: Význam tepelné vodivosti betonu ve stavebnictví
Porovnání tepelněizolačních materiálů
Při výběru izolace pro zateplení domu je nutné posuzovat nejen její tepelněizolační vlastnosti, ale také materiál, ze kterého je vyrobena. Jednou ze základních vlastností tepelněizolačních materiálů je difúzní odpor (označuje se μ) a také to, že mají velmi malou schopnost vodit teplo. Tuto schopnost popisujeme prostřednictvím součinitele tepelné vodivosti, který se označuje písmenem λ (lambda).
Nejběžnější izolační materiály a jejich vlastnosti:
- Pěnový polystyren (EPS): Velmi lehká a pevná látka, vyráběná z ropy. Materiál je difúzně uzavřený, nevhodný pro starší domy s vyšší vlhkostí. Je hořlavý, obsahuje retardéry hoření. Velmi příznivá cena, snadná zpracovatelnost a nízká hmotnost.
- λ = 0,035 - 0,040 W / (m·K)
- Šedý polystyren: přibližně o 20-25 % lepší izolační účinky, λ = zhruba 0,034 W / (m·K)
- Extrudovaný polystyren (XPS): Dražší než EPS, s lepšími vlastnostmi. Uzavřené póry, nenasákavý, vhodný pro izolaci soklu a míst, kde je dlouhodobě schopen odolávat kontaktu s vodou.
- λ = zhruba 0,030 W / (m·K)
- Pěnový polyuretan (PUR): Vyrábí se z ropy. Velká odolnost vůči nízkým i vysokým teplotám (-50 °C až 130 °C). Koupitelný ve formě tuhých desek nebo pěny.
- λ = 0,023 - 0,032 W / (m·K)
- Pěnové sklo: Novější ekologický materiál, vyráběný z recyklovaného skla. Parotěsné, nenasákavé, nehořlavé a s velkou tlakovou únosností. Dlouhá životnost a odolnost vůči organickým rozpouštědlům.
- λ = 0,041 do 0,048 W / (m·K)
- Skelná vlna: Minerální izolační materiál z křemíku. Nízký difúzní odpor, vysoce paropropustná. Velká nasákavost, nevhodná do vlhkých míst.
- λ = zhruba 0,032 - 0,05 W / (m·K)
- Minerální vlna: Podobná skelné vlně, vyráběná z čediče. Vysoká nasákavost, nevhodná na vlhká místa. Často používaná pro izolaci fasád, střech, kolem oken, všude tam, kde je potřebný nehořlavý izolační materiál.
- λ = zhruba 0,035 - 0,042 W / (m·K)
- Dřevovláknité desky: Ekologický materiál z měkkého dřeva. Propouštějí vodní páru, dobrá zvuková izolace, schopnost kumulovat tepelnou energii.
- λ = 0,038 - 0,05 W / (m·K)
- Konopí: Alternativní izolační materiál. Konopné desky dobře propouštějí vodu, pro větší ohnivzdornost se kombinují s retardéry hoření.
- λ = 0,035 - 0,050 W / (m·K)
- Sláma: Alternativní izolační materiál s prověřenými tepelněizolačními vlastnostmi. Náročnější aplikace.
- λ = 0,052 - 0,08 W / (m·K)
- Ovčí vlna: Čistá ekologická a zdravotně neškodná izolace. Velmi trvanlivá, pružná. Musí být ošetřena látkami pro odolnost vůči hmyzu, plísním a pro zvýšení požární odolnosti.
- λ = zhruba 0,04 W / (m·K)
- Celulózová izolace: Vyráběná recyklací novinového papíru. Tepelná i zvuková ochrana, jednoduchá aplikace foukáním. Oblíbená v dřevostavbách.
- λ = zhruba 0,04 W / (m·K)
- Expandovaný perlit: Lehká pórovitá látka sopečného původu. Kvalitní tepelněizolační i akustické vlastnosti, nehořlavý, odolný vůči vlhkosti, mikroorganismům a plísním.
- λ = přibližně 0,04 W / (m·K)
- Vakuová izolace (VIP): Vakuové izolační panely s mimořádně výbornými tepelněizolačními vlastnostmi. Desetkrát lepší izolační schopnost než běžné izolanty.
- λ = 0,006 - 0,008 W / (m·K)
Tabulka součinitelů tepelné vodivosti (λ) a reakce na oheň vybraných materiálů
| Materiál | Součinitel tepelné vodivosti λ [W/(m·K)] | Reakce na oheň (třída) |
|---|---|---|
| Pěnový polystyren (EPS) | 0,035 - 0,040 | E nebo F (hořlavý) |
| Extrudovaný polystyren (XPS) | 0,030 | E nebo F (hořlavý) |
| Minerální vlna | 0,035 - 0,042 | A1 (nehořlavý) |
| Skelná vlna | 0,032 - 0,05 | A1 (nehořlavý) |
| Pěnové sklo | 0,041 - 0,048 | A1 (nehořlavý) |
| Dřevovláknité desky | 0,038 - 0,05 | D (hořlavý) |
| Konopí | 0,035 - 0,050 | D (s retardéry hoření) |
| Sláma | 0,052 - 0,08 | D (hořlavý) |
| Expandovaný perlit | 0,04 | A1 (nehořlavý) |
Velkorozměrová požární zkouška slaměného objektu s jílovými omítkami
S rostoucí společenskou poptávkou po energeticky a environmentálně efektivním bydlení roste i použití obnovitelných, často hořlavých, materiálů. Preskriptivní návrh požární bezpečnosti, založený na přímých „tabulkových“ požadavcích, často nereflektuje skutečné chování konstrukcí a zvyšuje požadavky pouze z důvodu, že je konstrukce hořlavá. Tento princip využívá i česká legislativa: použití hořlavých konstrukcí je zejména v České republice významně limitováno z důvodů požární bezpečnosti, ať již jde o výškové limity objektu, vyšší požadavky na požární odolnost konstrukcí, popřípadě hodnocení požární otevřenosti obvodových konstrukcí.
V České republice se problematika odstupových vzdáleností řeší podle českých technických norem řady ČSN 73 08xx, především podle kmenových norem ČSN 73 0802 a ČSN 73 0804. Dle těchto norem je požárně nebezpečný prostor, z hlediska sálání tepla, dán hraniční hodnotou hustoty tepelného toku 18,5 kW/m², která ohrožuje hořlavé prvky stavebních konstrukcí. Problém tkví ve faktu, že je sice dán požadavek, ale již není stanoven postup, jak se má k výsledku dojít. Uvolňování tepla není možné měřit bez vnějších zdrojů, které mohou ovlivňovat výsledek. V současné době se proto využívá zkoušek požární odolnosti, a to z vnější i vnitřní strany, a zjišťují se teploty na neohřívané straně.
Příspěvek seznamuje s experimentálním ověřováním chování hořlavé konstrukce při zvýšených teplotách, konkrétně nosné stěny z lisovaných balíků slámy opatřené jílovou (hliněnou) omítkou. Cílem výzkumného projektu bylo prohloubit znalosti o chování této konstrukce při požáru, a kromě jiného také zhodnotit příspěvek konstrukce k rozvoji a šíření požáru.
Popis experimentálního objektu
Experimentální objekt byl navržen jako samostatně stojící objekt o maximálních půdorysných rozměrech 4,0 m × 6,0 m a výšce objektu cca 3,5 m. Svislé nosné konstrukce byly navrženy z balíků slámy, které tvořily hlavní nosný prvek. Uvnitř objektu byly navrženy dvě místnosti, západní a východní, které mezi sebou byly propojeny průchodem. Objekt byl založen na betonových patkách, na kterých byl osazen spodní nosný dřevěný věnec, spolupůsobící se základovými patkami pomocí závitových tyčí. Ztužení objektu bylo provedeno stažením stěn mezi dvěma tuhými konstrukcemi (spodní a horní obvodový věnec a rámy pro okenní a dveřní výplně z OSB desek a dřevěných latí) pomocí ocelových pásků. Na připravený věnec byly kladeny balíky slámy primárně zhutněné na cca 130 kg/m³, přičemž jednotlivé řady balíků byly propojeny svislými ocelovými tyčemi.
Čtěte také: Jak správně izolovat betonovou podlahu?
Střecha objektu byla řešena jako pultová, s krytinou z asfaltových pásů. Nosnou konstrukci střechy tvořilo celkem 12 trámů o průřezu 80 × 160 mm, které byly pravidelně rozmístěny po délce objektu na horním nosném věnci, k němuž byly přichyceny z boku pomocí vrutů a úhelníků. Mezi trámy byla vložena minerální izolace, která byla v určitých místech podbita rabicovým pletivem. Konstrukci podlahy tvořily dřevěné palety, které byly položeny na betonové podkladní desce. Přes palety byla umístěna foliová hydroizolace a následně vrstva slaměných balíků.
Omítky na různých fasádách experimentálního objektu byly realizovány odlišně. Přibližně na polovinu stěn objektu byla použita hotová pytlovaná směs od společnosti PICAS, hliněné omítky použité na druhé polovině stěn byly míchány přímo na staveništi z takzvaných místních zdrojů. Omítky použité na vnějších stěnách byly obohaceny o polymer, který zajišťuje lepší odolnost omítek proti nepříznivým povětrnostním vlivům. V každé místnosti byla dále navržena různá skladba vnitřních omítek. Zatímco v pravé části objektu byla realizována klasická hliněná omítka (bez použití výztužného pletiva) nanášená přímo na slaměné balíky, tak v levé části objektu se realizovala hliněná omítka doplněná výztužným rabicovým pletivem. Nanášení vrstev omítky probíhalo klasicky, ve třech vrstvách.
Průběh a výsledky požární zkoušky
Požární zkouška byla provedena v září roku 2017 na experimentální ploše Univerzitního centra energeticky efektivních budov Českého vysokého učení technického v Praze. V objektu byly rovnoměrně rozmístěny dřevěné hranice představující požární zatížení rodinného domu - 40 kg/m². Požární zkouška začala v 10:50 a dvě minuty poté byly všechny dřevěné hranice současně zapáleny benzinovými kanály. Po 4 minutách se první okno rozbilo a oheň začal ovlivňovat jižní fasádu. Druhé okno se rozpadlo po 8 minutách. 11 minut po zapálení se oheň rozšířil na střechu. Ve 20. minutě byly samotné balíky slámy vystaveny ohni, když spadly nechráněné OSB rámy dveří a oken. Celá konstrukce se zhroutila 64 minut po zapálení.
Lze říci, že teplota uvnitř objektu kopírovala křivku ISO 834 celkem uspokojivě, i když reálné hodnoty byly vyšší: v 30. minutě byl zjištěn přibližně 20% rozdíl mezi ISO 834 a skutečnými teplotami. Maximální teploty dosahující 1 100 °C byly pozorovány od 25. minuty. Při porovnání vnitřních teplot uvnitř slaměné konstrukce při laboratorní a velkorozměrové požární zkoušce je patrná celkem dobrá shoda v první polovině zkoušky. Po 30. minutě se u experimentu projevuje dohořívání materiálu a tím způsobený pokles teplot. U akreditované zkoušky se teplota nadále udržuje v souladu s nominální teplotní křivkou.
Při požární zkoušce skutečného objektu došlo ke kolapsu o hodinu dříve, a výsledná „požární odolnost“ je tedy poloviční. Tento rozdíl je způsoben zejména instalací dalších stavebních konstrukcí, které konstrukci mohou oslabovat, např. okenních a dřevěných konstrukcí a jejich rámů (kolaps byl způsoben vypadnutím slaměného balíku poté, co odhořel exponovaný okenní rám). Svůj díl na snížené odolnosti při požáru může mít také způsob provedení omítek, které byly na některých místech zhotovovány pouze poučenou veřejností.
Na základě pozorování a měření bylo zjištěno, že použitá skladba stěny, přestože nemá certifikovanou požární odolnost ani není certifikovaná jako požárně uzavřená, nepřispívala k intenzitě hoření ani k šíření požáru po fasádě. Přestože vlivů na intenzitu sálání tepla může být více, chováním obvodové stěny odpovídaly spíše konstrukci, která nemá potenciál zvětšit sálavou plochu, tedy požárně uzavřené ploše. Taková klasifikace by v tomto konkrétním případě snížila odstupové vzdálenosti na jižní fasádě z 5,57 m na 1,64 m.
Velkorozměrová požární zkouška pomohla k zisku informací o chování objektu zhotoveného z environmentálně šetrných konstrukcí, konkrétně z lisovaných slaměných balíků opatřených hliněnou nebo vápennou omítkou. Při porovnání chování reálného objektu s výsledky laboratorní požární zkoušky s obdobnou skladbou je patrné, že při stavbě musí být kladena velká pozornost na návrh a zhotovování detailů, jakými jsou ostění nebo nadpraží oken, prostupy nebo instalace, které se v laboratoři nezkouší, neboť právě tato místa se mohou při požáru projevit negativně.
Pozorování a naměřené hodnoty při velkorozměrové zkoušce potvrdily, že testovaná skladba stěny, i když nebyla certifikována jako konstrukce s požární odolností, nepřispívala k šíření požáru. Vyšší teploty na neexponovaném povrchu naměřené na jižní fasádě byly způsobeny plameny a tepelným působením požáru z otvorů. Na základě těchto výsledků vyvstává otázka, zda by konstrukce s určitou tloušťkou nehořlavé krycí vrstvy nemohly být považovány za požárně uzavřenou plochu a odstupové vzdálenosti tak určovány pouze od oken.
tags: #tepelna #omitka #horlavost