Pro zajištění tepelné pohody v domě a zároveň snížení nákladů za energie 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 ochotni za něj zaplatit.
Princip fungování tepelných izolací
Většina izolací funguje na principu vzduchové izolace, kdy hlavním izolantem je všudypřítomný vzduch, který je uzavřený ve struktuře izolantu (např. polystyren, minerální vata, aerogel) a je tak omezeno vedení a proudění tepla. V případě šedého polystyrenu či reflexních fólií je díky reflexi omezena i třetí složka tepla, 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).
Experimentální měření tepelných izolací
Rozhodli jsme se, že izolace podrobíme měření a tím našim čtenářům lépe ukážeme, jak si která izolace vede v různých podmínkách. Nejsme akreditovaná laboratoř s potřebným měřícím zařízením, ale pro porovnání různých druhů izolací mezi sebou byla zvolena cesta experimentu. Při testu bylo potřeba zajistit prostředí respektující přírodní zákony, aby nedocházelo ke zkreslování výsledků u různých typů izolací.
Byly testovány následující materiály:
- Běžný bílý fasádní polystyren 70F, tl. 40 mm
- Šedý fasádní polystyren 70F, tl. 30 mm
- Minerální fasádní izolace tl. 40 mm
- Vícevrstvá reflexní fólie Superfoil SF40, tl. 65 mm
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.
Čtěte také: Jak zajistit estetiku a ochranu vaší fasády
Experiment 1: 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 33x33x53 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). 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.
Experiment 2: 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 izolantům 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. 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.
Čtěte také: Funkčnost fasádních prvků
Speciální test pro reflexní fólii
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 testů
Vyhrál bílý polystyren o 26,5% oproti největšímu favoritovi folii Superfoil.
| Izolant | Tloušťka | Lambda (W/m.K) | Spotřeba (Wh) | Komentář |
|---|---|---|---|---|
| EPS bílý | 40mm | 0,039 | 20,02 | Nejnižší spotřeba |
| Superfoil | 65mm | 0,028 | 25,33 | Horší o 26,5% (eliminací tepelných mostů spotřeba 20,02 Wh) |
| EPS šedý | 30mm | 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. Ačkoli jsme prováděli testy s nejlepším vědomím a svědomím, přesto jsme dostali několik rad, jak příští test provézt lépe.
Doporučení pro budoucí testy:
- U malého boxu může dojít k větší relevantní chybě měření, která je dána větším vlivem netěsností a teplotním vazbám (kouty a rohy). Zvětšíme měřený box.
- Budeme měřit pouze jednu stranu izolace (omezení vlivu koutů).
- Box bude dokonale utěsněn (vzduchotěsnost).
- Pro lepší ilustraci budou používány stejné tloušťky izolací.
- Otestovat stejnou izolaci o více tloušťkách (např. 5 a 10 cm).
- Prodloužit dobu nahřívání boxu.
- Preferovat konstantní zdroj tepla (např. pomocí stmívače).
- Lepší rovnoměrnější distribuci tepla.
Komentáře k metodice testování
Ing. arch. David Král upozornil, že velká část reálných úniků tepla je infiltrací (netěsností), proto se v domech aplikuje parozábrana, okna mají gumu na rámech, u fasády je před izolací těsná zeď, atd. aby vítr nefoukal až dovnitř. PUR pěna takovou těsnost většinou nemá, ale kdyby se termosky obalily z venku či zevnitř vzduchotěsnou fólií s utěsněnými spoji, experiment by byl výrazně přesnější.
Ing. Petr Hladík namítl, že provedené testy jsou nesměrodatné. Mimo jiné například existuje závislost tepelné vodivosti na teplotě. Ve stavařině se sice používá konstantní tepelná vodivost, ale ta vychází z teplot okolo + 10 °C. Například minerální vata má pro teploty kolem 65 °C tepelnou vodivost o přibližně polovinu horší. Dále má box rohy a kouty, kde vznikají tepelné vazby - opět zde vznikají nespecifikované úniky tepla.
Čtěte také: Použití vápenné omítky pro historické budovy
Pro relevantní srovnávací test tepelných izolací je nutné srovnávat nejen součinitel tepelné vodivosti konstrukce U (W/m.K), ale také zároveň i dobu fázového posunu konstrukce (doba v hod.). Tj. nejen kolik energie může utíkat skrz konstrukci (zejména v chladném období roku), ale také zjistit, jak rychle se může konstrukce přehřívat v teplém období roku, než se toto začne negativně projevovat v prostoru interiéru na jeho teplotní stabilitu. Výsledky testu podle mého názoru výrazně ovlivnil ještě jeden jev, který nebyl v článku příliš zmíněn, a to rozdíly v emisivitě povrchů testovaných tepelných izolací pro záření žárovky, kterou se ohříval vnitřek boxů.
Typy izolačních materiálů a jejich vlastnosti
Na současném trhu s izolačními materiály se můžete setkat s řadou různých tepelných izolací. Každá z těchto typů zateplení vašeho domu má však silné i slabé stránky. Zvážit byste měli především efektivnost vybraného typu tepelné izolace, a to v poměru ceny a izolačních vlastností.
Polystyren (EPS a XPS)
Expandovaný polystyren (EPS) je oblíbeným stavebním materiálem díky svým výborným tepelněizolačním vlastnostem, nízké hmotnosti a dostupné ceně. Tento materiál se využívá zejména jako tepelná izolace, která výrazně zvyšuje energetickou účinnost budov a snižuje náklady na vytápění a chlazení.
- Ve Stavebninách DEK se nabízejí bílé polystyrenové desky v tloušťkách od 10 mm až po 300 mm, vhodné k izolaci podlah, střech i fasád.
- Pokud potřebujete polystyren se zvýšeným tepelněizolačním účinkem, můžete zvolit šedé polystyrenové desky na fasádu nebo šedé střešní a podlahové desky.
- Na sokl se výborně hodí perimetrické desky.
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.
STYREXON a vnitřní zateplení vlhkého zdiva
Vnitřní zateplení stěn se běžně nedoporučuje, protože původní zdivo zůstane v zimě prochlazené, což způsobí kondenzaci vodní páry v konstrukci. Tento problém lze obejít kapilární aktivním materiálem, který kondenzát odvede - „napije“ do sebe. STYREXON vnitřní zateplení nabízí skvělou prodyšnost (difuzní vlastnosti) max. μ = 10, které jsou umožněny vzduchovým prostorem mezi kuličkami potravinářského polystyrenu obalenými cementem, vzniká tak cementová skořepina. Vzduch se při topení neakumuluje hodiny do zdiva, ale „odrazí“ se zpět a vy tak díky tomu nemusíte dlouho topit.
Můžete zateplit i vlhké zdivo až do vysokého stupně zavlhčení, do 8%. Vysoká paropropustnost je umožněna díky makropórovitosti tepelně-izolační desky. STYRCON® je kapilární aktivní. Cementová struktura rozpije vodu vzniklou rosením v obvodové stěně a odvede ji do větších prostorů mezi granule polystyrénu. Zde se voda odpaří. Nedochází ke vzlínání vlhkosti (kapilár) a netvoří se ani plísně! Systém Styrexon lze použít na vnitřní zateplení vlhkého zdiva. Systém slouží jako odvlhčovací systém. STYRCON deska je lehká, pevná a zároveň odolná. Díky cementu je nehořlavá a odolává i plísním. Nahrazuje sanační omítky. Vnitřní zateplení vlhkého zdiva nebylo nikdy jednodušší.
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. Nevýhodou vůči výše popsaným izolačním materiálům pak je možnost tvorby tepelných mostů a vyšší pořizovací cena této izolace.
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, odolnosti vůči ohni, vyniká 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 jak 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.
tags: #vyskove #budovy #polystyren #izolace