Tepelné izolace jsou ve výstavbě jednou ze základních součástí stavby, jejichž vhodným výběrem a správnou aplikací podstatně ovlivníme kvalitu celého objektu. Tepelná izolace je podstatnou součástí každé stavby, která rozhoduje o její energetické spotřebě při optimální teplotě interiéru budovy během dne a roku. Tepelné izolace slouží k oddělení vnitřního prostředí o uživatelem požadované teplotě od venkovního prostředí, které se vyznačuje velkou proměnlivostí teploty během dne i roku.
Hlavním úkolem tepelných izolací je vytvořit bariéru, která brání prostupu tepla stěnami, podlahami, stropy či střechami. Tepelné izolace mají nejen udržet teplo v domě, ale také zabránit přehřívání interiéru v letním období.
Klíčové vlastnosti tepelných izolací
Tepelný izolant je látka, která špatně vede teplo, tzn. má nízkou tepelnou vodivost. Opakem tepelného izolantu je tepelný vodič. Veličina, která umožňuje porovnání látek podle tepelné vodivosti, se nazývá součinitel tepelné vodivosti. Tepelné izolanty mají nízký součinitel tepelné vodivosti. Součinitel tepelné vodivosti je lokální, to znamená materiálová vlastnost stavebního termoizolačního materiálu o jednotce W/(mK). Součinitel tepelné vodivosti se mění s teplotou materiálu a výrazně závisí i na jeho vlhkosti.
Tepelný odpor je ve stavebnictví vlastnost konstrukce, která na základě obou povrchových teplot popisuje její schopnost bránit prostupu tepla. Aby se dostavil očekávaný efekt, je nutné vybrat správný typ izolace a dbát na její správné provedení.
Rozdělení a typy izolačních materiálů
Základním hlediskem pro rozdělování tepelných izolací je vstupní materiál. Obvykle izolace rozdělujeme na minerální, syntetické a přírodní. Materiálově lze tepelné izolace rozdělit na pěnové materiály, minerální vláknité a rostlinné materiály.
Čtěte také: Vlastnosti asfaltových hydroizolací
Minerální tepelné izolace
Minerální vlny 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. Skelné vaty se produkují z recyklovaného borosilikátového skla, ty čedičové pak z čediče a dalších hornin (žuly, vápence, dolomitu).
Dále se využívají pěnové minerální desky. Vstupními surovinami pro výrobu jsou vápno, písek, voda a zpěňovadlo. Tyto materiály jsou velmi odolné proti napadení plísněmi. Desky jsou však křehké a při neopatrné manipulaci se mohou lámat.
Syntetické tepelné izolace
Tepelná izolace ze syntetických materiálů je vyhledávaná pro skvělé tepelněizolační vlastnosti a cenovou dostupnost. Nejvyužívanějším druhem syntetického izolačního materiálu je bezpochyby polystyren. Mezi pěnové tepelně izolační materiály patří polymerní pěny - polystyreny, polyuretany, PVC, PE, kaučuk, dále pěnové sklo či pryskyřice. Podle technologie výroby polystyren rozdělujeme na pěnový (EPS) a extrudovaný (XPS). Tyto materiály vynikají skvělými hodnotami součinitele tepelné vodivosti, musí však být chráněny před UV zářením, které způsobuje degradaci materiálu.
Bílý pěnový polystyren (EPS) je při provádění izolací hojně používán pro svou nízkou tepelnou vodivost a výhodnou cenu. Součinitel tepelné vodivosti expandovaného polystyrenu se pro typ EPS 100 pohybuje od λ = 0,037 W/(m·K) výše. Číslo "100" reprezentuje pevnost v tlaku v kPa. EPS se vyrábí v hodnotách pevností 50 až 250 kPa. Při aplikaci se desky EPS kotví lepením v kombinaci s kotvením hmoždinkami. Pěnový polystyren lze aplikovat i jako kročejovou izolaci, nelze ho však dlouhodobě vystavit vlhku.
Zatím nejnovějším typem EPS je šedý polystyrén. Jde o novou generaci EPS, která se od běžného EPS liší šedivým vzhledem, ale především lepšími tepelněizolačními vlastnostmi. Šedý pěnový polystyrén s objemovou hmotností 15 kg/m3 má součinitel tepelné vodivosti 0,032 W/(m·K). Této hodnoty bylo dosaženo přídavkem uhlíkových nanočástic do polystyrenu před vypěněním, které způsobují šedé zabarvení. Hlavně ale omezily prostup tepla sáláním, který se děje v řídké tuhé pěně, což vedlo k lepší hodnotě součinitele tepelné vodivosti. Při stejné tloušťce má tedy šedý EPS o 15-20 % lepší tepelněizolační účinek, než bílý.
Čtěte také: Cihly s tepelnou izolací
Extrudovaný polystyren (XPS) je dodáván nejčastěji ve formě desek s polodrážkou nebo hranou, využíván je zejména pro izolaci soklu, dále při izolování základových desek nebo ve skladbě střech s obráceným pořadím vrstev. Materiál má uzavřené póry, je proto nenasákavý a lze ho použít ve vlhkém prostředí, kde působí jako tepelná izolace, a také jako účinná součást hydroizolace. Je velmi pevný, na druhé straně je nutné ho chránit před UV zářením.
Litý polystyren Thermowhite využívá čistý odpad nespotřebovaných odřezků z desek EPS. Ve speciální míchačce se kuličky a pojivo v přesném poměru smíchají a pneumatickým hadicovým dopravníkem se dopraví na místo určení, tzn. podlahu nebo střechu. Tato vlhká polystyrénová hmota neteče, je však tvárná s pomocí lehkého hladítka z PU pěny a pěchu.
Další kategorií jsou PUR a PIR pěny, které 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. Polyuretanové desky se v současnosti kvůli nízkému součiniteli tepelné vodivosti používají též k izolování obvodových zdí. 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 tepelné 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. Spadají sem především 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. Dřevocementové desky se pak používají jako izolant do sendvičových příček.
Izolanty na bázi papíru a celulózy se nejčastěji využívají pro technologii foukané izolace. Celulóza je rovněž celkem běžný materiál pro tepelné izolace. Protože je vstupním materiálem recyklovaný papír, je výroba ekologická. 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.
Čtěte také: Rozměry a postup betonáže základu pro tepelné čerpadlo
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. Nevýhodou je vyšší cena a zvýšené riziko požáru.
Speciální a moderní tepelné izolace
Pěnové sklo
Moderní typ tepelné izolace, u kterého oceníte vysokou odolnost v tlaku, je pěnové sklo. Na pěnové sklo narazíte v podobě drtě nebo izolačních desek. Zajímavé možnosti nabízí pěnové sklo známé jako FOAMGLASS. Vyrábí se ze speciálního hlinitosilikátového skla, rozemletého na prášek a smíchaného s velmi jemným uhlíkovým prachem. Směs je v ocelových formách v tunelové peci zahřáta na cca 1000 °C. Při tomto procesu je sklo roztaveno, současně dochází k oxidaci uhlíku na plyn CO2, který následně vytvoří z taveniny pěnu a zvýší její objem. Nový materiál obsahuje drobné uzavřené bublinky, díky této struktuře je hmota zcela nehořlavá a parotěsná.
Foamglas se využívá především v energeticky úsporných či pasivních domech pro izolaci spodní stavby a pro přerušení tepelného mostu, například u paty nosných stěn. Další aplikací jsou izolace podlah nebo pojízdných a pochozích střech s velmi vysokým tlakovým namáháním v průmyslových provozech, občanských stavbách, obchodních domech apod. Často se využívají také pro různé tepelně izolační zásypy a stále častěji pro založení staveb.
Termoreflexní izolace
Termoreflexní izolace a fólie se v praxi uplatňují stále víc. Jejich základem, jak neúplně napovídá název, je odrážení tepelného záření. Tyto izolace pracují s tepelným zářením. Sálavá složka roste/klesá jednak s teplotou povrchů, tak i s rozdílem jejich teplot. Sálavá složka tepla významně přispívá k tepelné vodivosti pěnového polystyrenu, minerální vlny, aerogelové výplně vakuových izolací apod. Proto je reflexní tepelná izolace účinná a nezastupitelná, chceme-li od sebe tepelně oddělit např. konstrukci střechy a podkroví, chladnou a vytápěnou místnost, obecně pak chladnou a teplou stranu vzduchových mezer. Odrazivé (reflexní) materiály se používají po celém světě.
Příklad: Když slunce ohřeje střešní krytinu na 70 °C, bude pojistná hydroizolace ohřátá na 30 °C sáláním absorbovat energii o intenzitě 307 W/m2. Představme si nyní, že spodní plochu krytiny natřeme barvou (= stříbřenkou), která sníží emisivitu spodní plochy krytiny z původní hodnoty ε = 1 na desetinu, tzn. na úroveň ε = 0,1. Na pojistnou izolaci pak bude krytina sálat jen s intenzitou 30,7 W/m².
Vakuové izolační panely (VIP) a Aerogel
Zatím nejlepších hodnot dosahují vakuové izolační panely. Ve většině tepelných izolací tvoří většinu objemu vzduch, a proto jsou hodnoty tepelné vodivosti nakonec blízké vzduchu. Vakuové izolační panely (označované zkratkou VIP) však obsahují jako výplň tuhou síťovou strukturu složenou z klastrů (shluků) částic oxidu křemičitého (SiO2) nanometrických rozměrů. Tato prostorová, velmi jemná síť je známá pod názvem aerogel. Vysoce a jemně porézní a zároveň tuhá výplň panelů VIP, známá i pod názvem aerogel (nebo také ztuhlý dým) prošla soustředěným vývojem.
Prosadila se hmota zvaná pyrogenní kyselina křemičitá, což je vysoce jemně dispergovaný oxid křemičitý, který vzniká plamennou hydrolýzou tetrachlorsilanu při vysokých teplotách do 1500 °C. Konkrétně nanoporézní síť SiO2, neboli aerogel aplikovaný jako nevakuovaná, tzn. běžná vzdušná izolace, dosahuje hodnot λ až 0,016 W/(mK), u uhlíkatých aerogelů jen na 0,012 W/(mK)! Další důležitou součástí VIP je vzduchotěsný a mechanicky tuhý obal s vysokou termoreflexí (a téměř nulovou emisivitou).
Ten umožní úplné a trvalé odčerpání vzduchu z výplně SiO2, dále trvalé téměř úplné odstínění sálavé složky sdílení tepla a konečně i bezporuchovou manipulaci s panely při výstavbě. Výrobci docilují až 99.999999 % vakua a tím tepelného odporu 250 m2K/W pro libovolnou tloušťku. Součinitel tepelné vodivosti nejlepších vakuových panelů dosahuje hodnoty λ = 0,004 až λ = 0,005 W/(m.K).
Nejvýznamnější, a také nezvyklé je, že tepelný odpor této izolace téměř nezávisí na její tloušťce. Panely VIP se vyrábějí v rozměrech stavebních izolačních desek, jejich tloušťka je malá, od 2 do 8 cm. Kvůli velmi vysoké ceně zatím u nás nacházejí vakuové panely oproti zahraničí uplatnění především při řešení komplikovaných konstrukčních detailů, a to v souvislosti s odstraňováním tepelných mostů.
Způsoby aplikace a důležité aspekty
Konkrétní typ výrobku tepelné izolace volte podle způsobu zpracování a umístění. Nejčastěji narazíte na izolanty ve formě desek, rohoží nebo volného násypu. Desky se vyrábí téměř výhradně ve formě desek různých tlouštěk cca od 20 do 200 mm. Existuje i varianta tzv. fasádní systémy. S deskami se vám bude dobře manipulovat a oceníte i jejich větší pevnost v tlaku. Rohože jsou pak kompaktnější, a tak vám umožní snazší izolaci prostorů nepravidelného tvaru. Volně sypané izolanty pak můžete použít při zateplení spodních vrstev podlah.
Foukaná izolace je vhodná do obtížně přístupných míst a kde jiná aplikace než foukání není možná. Při foukané izolaci lze materiál aplikovat do uzavřených dutin, včetně svislých (obvodové stěny). Větší prostory je pak třeba pro tento účel dále rozdělit. Riziko sedání foukané izolace lze eliminovat.
Některé materiály je možné nastříkat i na nerovné povrchy s podílem lepidla. Je důležité si uvědomit, že polystyren, jako relativně tuhý a tvrdý materiál, to neumí.
Tím tužší a pevnější izolace, tím menší je riziko sedání. Provedení tepelné izolace musí být velice pečlivě a se znalostí věci aplikováno. Je třeba si dát pozor na nesprávné provedení, neboť následkem nesprávného provedení v místě pak žádná izolace není. Pro přerušení tepelných mostů (např. stěn na základové desce) je třeba zvolit vhodný materiál a aplikaci.
Tepelný most je relativně malé místo v tepelněizolační obálce budovy (obvodové stěně, střeše, v podlaze apod.), kterým prostupuje významně více tepla (vztaženého na jednotku plochy), než je tomu v jiných místech této obálky. Důležité je také myslet na to, že tepelně izolační vlastnosti se zhoršují v případě, že se projeví např. zatékání, prasklé vodovodní potrubí ve stěně.
Srovnání součinitelů tepelné vodivosti vybraných materiálů
| Materiál | Součinitel tepelné vodivosti (λ) [W/(m·K)] | Poznámka |
|---|---|---|
| Expandovaný polystyren (EPS 100) | 0,037 a více | |
| Šedý polystyren (EPS) | 0,032 | s uhlíkovými nanočásticemi |
| PUR/PIR pěny | až 0,023 | |
| Aerogel (nevakuovaný) | 0,012 - 0,016 | |
| Vakuové izolační panely (VIP) | 0,004 - 0,005 |
tags: #tepelne #izolace #wikipedie