Pro zajištění tepelné pohody v domě a zároveň minimalizaci nákladů na vytápění je klíčové kvalitní zateplení. K zateplení domů se používá celá řada tepelných izolací. 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.
Většina izolací funguje na principu vzduchové izolace, kdy hlavním izolantem je všudypřítomný vzduch, který je uzavřený ve struktuře izolantu, a je tak omezeno vedení a proudění tepla. V případě šedého polystyrenu či reflexních fólií je díky reflexi omezena i třetí složka tepla a tím je sálání. Pokud chceme získat vlastnosti lepší než je vodivost vzduchu lambda 0,026 (při 20 °C), je potřeba nahradit vzduch plynem lepších vlastností, případně vzduch odčerpat a získat vlastnosti vakua. Plyny jako Argon či Xenon se používají např. v oknech, která tak získávají mnohem lepší tepelněizolační vlastnosti. Princip vakua je uplatněn například v některých termoskách, které díky tomu udrží vnitřní teplotu mnohem déle. Mezi stavební izolace, které využívají vlastností vakua patří vakuová izolace, která dosahuje skvělých hodnot lambda 0,007, naproti tomu např. bílý polystyren jen 0,039 (je tak skoro 6x horší).
Dva přístupy k zateplení: polystyren vs. plněné cihly
Mnozí investoři řeší před započetím stavby otázku, zda použít k výstavbě energeticky úsporné termoizolační cihly plněné minerální vatou nebo polystyrenem, nebo zda použít klasické stavební materiály s vnějším zateplením fasády. Termoizolační cihly vyplněné minerální vatou nebo polystyrenem nabízejí dobré izolační vlastnosti a poměrně rychlý postup výstavby. Jde v podstatě o sendvičový způsob zateplení, který nabízí vysokou statickou únosnost a mechanicky chráněnou izolaci. Výrobci odhadují její životnost na 100 a více let, což by podle výrobců měla být i největší výhoda oproti kontaktnímu typu zateplení. Naopak zateplování stěn fasádními izolačními deskami je prověřeno desítkami let praxe. Účinnost a funkčnost klasického zateplení je mnohokrát ověřená, změřená, a hlavně snadno doložitelná. Nicméně i tak lze říci, že cihly s integrovanou izolací v praxi fungují, musí být ale dodržena řada podmínek, o kterých by měl investor vědět dříve, než se rozhodne je pro výstavbu využít.
Základní parametry pro srovnání materiálů
Pro posouzení a srovnávání materiálů jsou důležité dva zásadní parametry. První je tzv. lambda (součinitel tepelné vodivosti), která určuje tepelné vlastnosti samotného materiálu. Další parametr, který je na tento součinitel tepelné vodivosti navázán, je U (součinitel prostupu tepla). A tento parametr je zásadní pro posouzení a srovnávání konstrukcí, neboť již zohledňuje i tloušťku použitého materiálu v konstrukci. U izolací platí, že čím je lambda menší, tím lépe. Čím je U menší, tím lépe. Například 5 cm EPS 70F (lambda 0,039 W/m2K) odpovídá stěně z pálených cihel (lambda 0,8 W/m2K) o tloušťce 1,0255 m. Zdivo s 0% vlhkostí má 100% izolační schopnost, 4% vlhkost již znamená 50 % izolačních schopností, 10% vlhkost ve zdivu snižuje izolační schopnost na 23 %. Podobné hodnoty platí i pro izolant použitý ve vnějších kontaktních zateplovacích systémech.
Cihly s integrovanou izolací
Při zdění z termoizolačních cihel plněných izolací je důležité důsledně dodržet technologický postup, například při zdění a uložení konstrukčních prvků (stropů a překladů). Jakákoli nepřesnost může vést ke vzniku tepelných úniků či mostů. Cihly HELUZ Family 2in1 jsou unikátní a díky integrovanému polystyrenu speciálně vyvinutou technologií bez dodatečných pojiv se zvýšily tepelněizolační vlastnosti cihel o 40 %. Došlo též ke zlepšení tepelněizolačních parametrů ve všech směrech a zachovala se difuzní otevřenost. Cihly s integrovaným polystyrenem mají ideální poměr mezi součinitelem tepelné vodivosti, objemovou hmotností a měrnou tepelnou kapacitou, což zajišťuje minimální nároky na vytápění domu v zimě, kdy se dům rychle vytopí a pomalu vychládá. Naopak v létě při horkých dnech obvodové zdivo z těchto cihel brání přehřátí interiéru. Přirozená difúze vodní páry je zajištěna díky technologii vyvinuté společností HELUZ cihlářský průmysl v.o.s. Vodní páry se v konstrukci nehromadí, můžou volně procházet, což je základním předpokladem pro trvanlivost konstrukce. Cihly s integrovanou izolací v praxi fungují, musí být ale dodržena řada podmínek, o kterých by měl investor vědět dříve, než se rozhodne je pro výstavbu využít.
Čtěte také: Typy cihel pro stavbu krbu
Výhody cihel s integrovanou izolací:
- Masivní bezpečná konstrukce, větší stabilita zdiva, nehořlavost konstrukce.
- Mechanicky odolnější a trvanlivější konstrukce v porovnání se zateplovacím systémem a při započítání obnovy zateplovacího systému po 25 letech je i ekonomicky výhodnější.
- Nižší celková tloušťka zdi než u klasické cihly s vnějším zateplením, což umožňuje prostornější interiéry.
- U jednovrstvého zdění zcela odpadá krok dodatečného zateplování. Tím se výstavba urychlí až o několik týdnů.
- Keramické tvárnice jsou ekologické, při stavbě vzniká minimum odpadu.
- Omítnuté obvodové zdivo z cihel je odolnější než omítnutý izolant.
Nevýhody cihel s integrovanou izolací:
- Při zdění z termoizolačních cihel plněných izolací je důležité důsledně dodržet technologický postup. Jakákoli nepřesnost může vést ke vzniku tepelných úniků či mostů.
- Aby se tyto cihly z hlediska tepelných vlastností vyrovnaly běžnému zdivu s kontaktní fasádní izolací, musíte počítat s tím, že jsou mnohem silnější než běžné cihly. Projektant musí jejich tloušťku dobře spočítat v závislosti na kýžené energetické třídě domu.
- Termoizolační cihly vyžadují speciální tepelněizolační omítky o tloušťce 30 mm s finální povrchovou úpravou (5 mm) a speciální vnitřní omítku (10 mm). Tato tloušťka je nadstandardní a provedení náročnější. Vysychání jádrové omítky trvá až 30 dní, což prodražuje a prodlužuje výstavbu.
- Riziko tepelných mostů je u cihel s integrovanou izolací vyšší než u klasické kontaktní fasády. Problematické je i řešení základových a železobetonových věnců.
- S novým typem cihel zatím nemají stavební firmy mnoho praktických zkušeností.
- Dodatečné zateplení termoizolačních cihel se nedoporučuje, jelikož může posunout rosný bod konstrukce do rizikové zóny a způsobit kondenzaci vodních par a vznik plísní.
- S termoizolačními cihlami zatím nejsou dlouhodobé zkušenosti.
- Na povrchu hrubé stavby domu se setkávají různé materiály s různou tepelnou roztažností, povrch zdiva tak není rovnoměrný. Běžná je i přítomnost instalací rozvodů a inženýrských sítí vedených po fasádě stavby. Klasický kontaktní systém tyto materiály spolehlivě zakryje a ochrání.
- Zateplení minerální vatou v cihle má lepší akustické vlastnosti než polystyren, ale cihly plněné polystyrenem zhoršují akustické vlastnosti stěny o 5 dB.
Kontaktní zateplovací systémy s polystyrenem
V případě tradiční aplikace izolantu na fasádu domu není taková přesnost jako u cihel s integrovanou izolací potřeba. Fasádní zateplení obalí dům jako kabát a zabrání únikům tepla. Zateplování stěn fasádními izolačními deskami je prověřeno desítkami let praxe. Účinnost a funkčnost klasického zateplení je mnohokrát ověřená, změřená, a hlavně snadno doložitelná. Kontaktní zateplovací systémy se u novostaveb i rekonstrukcí používají už desítky let. Stavební firmy mají s jejich realizacemi bohaté zkušenosti. Mnohé systémy nejsou ani příliš náročné na přesnost, a tak jsou vhodné i pro svépomocnou realizaci.
Výhody kontaktních zateplovacích systémů:
- Účinnost a funkčnost klasického zateplení je mnohokrát ověřená, změřená, a hlavně snadno doložitelná.
- Rychlejší a jednodušší realizace než u některých systémů s integrovanou izolací.
- Široká škála dostupných materiálů (bílý, šedý polystyren, minerální vata) s různými tepelněizolačními vlastnostmi.
- V případě klasického zdiva se stávajícím zateplením lze uvažovat o přidání nové izolace (tzv. zdvojeném zateplení) nebo lze původní izolaci snadno nahradit za novou.
- Minerální vata na fasádě domu účinně tlumí hluk. Měřením se prokázalo, že fasádní minerální vata v tloušťce 200 mm zlepšuje akustické vlastnosti stěny o 2 dB.
Nevýhody kontaktních zateplovacích systémů:
- Velké rozdíly v difuzním odporu jednotlivých materiálů, což vyvolává problémy se šířením vlhkosti v konstrukci domu, rychlé prochládání a ohřívání fasády, usazování plísní a řas, náročnější usazení oken.
- Potřeba správného výběru izolantu a jeho tloušťky, aby nedocházelo k posunutí rosného bodu do konstrukce a vzniku plísní.
- Špatně provedená či nedostatečná tepelná izolace způsobuje tepelné ztráty, riziko poruch zdiva v důsledku promrzání a vznik tepelných mostů.
Experimentální srovnání izolantů
Rozhodli jsme se, že izolace podrobíme měření a tím našim čtenářům lépe ukážeme, jak si která izolace vede v různých podmínkách. Ačkoliv nejsme akreditovaná laboratoř s potřebným měřícím zařízením, naším cílem je jednoduchým způsobem ukázat, jak se izolace chovají za určitých podmínek a co nejobjektivněji porovnat (změřit) jejich tepelněizolační vlastnosti.
Použité izolanty v testu:
- Běžný bílý fasádní polystyren 70F, tl. 40 mm, lambda 0,039 W/mK
- Šedý fasádní polystyren 70F, tl. 30 mm, lambda 0,032 W/mK
- Minerální fasádní izolace tl. 50 mm, lambda 0,039 W/mK
- Vícevrstvá reflexní fólie Superfoil SF40, tl. 65 mm, deklarovaná lambda 0,028 W/mK
Bílý polystyrén 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.
První experiment: simulace termosky
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.
Čtěte také: Pokládka dlažby na schody v exteriéru
Třetí speciální test pro reflexní fólii
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 experimentálního srovnání
Vítězem srovnávacího testu se stal bílý polystyren, který dosáhl nejnižší spotřeby energie na udržení stanovené teploty.
| Pořadí | Izolant | Tloušťka | Lambda (W/mK) | Spotřeba (Wh) | Rozdíl oproti 1. místu |
|---|---|---|---|---|---|
| 1. | EPS bílý | 40 mm | 0,039 | 20,02 | - |
| 2. | Superfoil | 65 mm | 0,028 | 25,33 | horší o 26,5% |
| 3. | EPS šedý | 30 mm | 0,032 | 27,11 | 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.
Závěrečné myšlenky
Kvalitní tepelná izolace obvodové konstrukce je rozhodujícím faktorem při úspoře provozních nákladů na energie za vytápění a chlazení. Také přispívá k lepšímu komfortu bydlení, zhodnocení nemovitosti a poměrně rychlé návratnosti vložených nákladů. Kromě nižší ceny energií za topení a chlazení má dobře naplánovaná a kvalitně provedená tepelná izolace obvodové konstrukce další příjemné důsledky - především není potřeba tolik technologií, které zajišťují klimatický komfort v domě. Správně provedená izolace se projeví menšími výkyvy teplot v interiéru, respektive ustálenou teplotní úrovní podle zadaných požadavků. Rozhodující pro kvalitu stavby, její životnost, komfort bydlení a trvalou radost z nízké výše složenek jsou použité materiály, zvolený typ izolace a úroveň provedení prací.
Veřejně dostupná měření ukazují, že kvalitní izolací budov lze snížit spotřebu energie na vytápění až o 60 %. U nízkoenergetických a pasivních domů pak až o 90 % oproti klasické výstavbě. Od začátku roku 2020 se navíc požadavky na tepelněizolační vlastnosti nově stavěných budov zpřísnily na úroveň domů s nulovou spotřebou energie (nZEB) a pasivních domů. V nových evropských normách se lze setkat s účinnými tepelnými izolacemi ve výrazně zvýšených tloušťkách - běžně 10-25 cm. Například obyčejná stěna z plných cihel tloušťky 30 centimetrů opatřená kontaktním systémem s tepelnou izolací tloušťky 14 centimetrů se obratem stává konstrukcí s lepšími parametry než některé typy jednovrstvých staviv.
Čtěte také: Lité betonové povrchy v exteriéru
tags: #srovnání #zateplení #polystyrenem #a #tepelně #izolační