Extrudovaný polystyren (XPS), označovaný zkratkou XPS (Extruded PolyStyrene Foam), je moderní tepelněizolační materiál, který si získal široké uznání ve stavebním odvětví a jehož obliba na trhu stále roste. Byl vyvinut chemickou společností Dow Chemical ve čtyřicátých letech minulého století na základě požadavku amerického ministerstva obrany. Po ukončení války byl tento výrobek s vynikajícími tepelně izolačními vlastnostmi uvolněn i pro komerční využití.
V padesátých letech minulého století vznikl na základě existence extrudovaného polystyrenu i koncept obrácené střechy, který poprvé umožnil použít tepelnou izolaci na vnější straně střešního pláště. Postupně začaly výrobky z XPS vyrábět i jiní výrobci a dnes se používá pro mnoho aplikací. Nejvíce je znám v podobě desek jako tepelná izolace ve stavebnictví, jako tepelně izolační materiál pro výrobu sendvičových panelů, dveřních a okenních výplní, v automobilovém průmyslu či jako obalový materiál. U nás byl XPS jako tepelná izolace poprvé použit na konci sedmdesátých let minulého století na budově Kongresového centra v Praze ve skladbě DUO střechy s pochozí úpravou.
Charakteristické vlastnosti XPS
Extrudovaný polystyren se liší od pěnového polystyrenu nejen svojí homogenní strukturou pěnové hmoty s uzavřenými buňkami a barvou, ale zejména významně vyšší pevností v tlaku, minimální nasákavostí a nižší hodnotou maximálního tepelného namáhání.
- Vynikající tepelněizolační vlastnosti: Desky z modré extrudované polystyrénové pěny (XPS) poskytují vynikající tepelněizolační vlastnosti. LAMBDA představuje vysokou úroveň tepelné izolace nabízené XPS PRIME.
- Vysoká pevnost: XPS má vysokou celkovou odolnost a pevnost v tlaku, což je klíčové pro aplikace, jako jsou obrácené střechy.
- Odolnost vůči vlhkosti a mrazu: Díky uzavřené buněčné struktuře materiálu jsou ideální pro izolaci soklů, stěn, betonových ploch a konstrukcí s tepelnými mosty. Právě minimální hodnoty nasákavosti XPS jej předurčily jako jedinou tepelnou izolaci, kterou je možné položit na hydroizolaci a vystavit po celou dobu životnosti střechy působení vlhkosti a teplotním vlivům - tedy vytvořit tzv. obrácenou střechu, neboli střechu s opačným pořadím vrstev.
- Homogenní struktura uzavřených buněk: XPS je homogenní stavební materiál se strukturou uzavřených buněk vyplněných vzduchem, vykonávajícími tepelně izolační funkci. Právě kvůli struktuře uzavřených buněk nemůže vlhkost do XPS proniknout.
Výrobní proces XPS
Tepelná izolace z extrudovaného polystyrenu (XPS) se vyrábí vytlačováním speciální polystyrenové pěny. Základními surovinami jsou polystyren, pěnivé plyny, zpomalovače hoření a aditiva, která zajišťují definující vlastnosti XPS - pevnost v tlaku a tepelnou vodivost. Recyklovaný XPS odpad (z ořezávání atd.) je dalším výrobním vstupem, protože veškerý odpad je 100% recyklován ve výrobním procesu.
Z extrudéru na dopravníkový pás vychází proud roztaveného materiálu. V závislosti na rozdílech tlaků roztavená hmota rychle bobtná a tvrdne do nekonečného 20 až 200 mm silného pásu pevné pěny. Jak se pás pohybuje po výrobní lince, pomalu chladne, což je samo o sobě jedinečný a náročný proces, protože chlazené vnější části tepelně izolují vnitřní, teplejší části pěnového pásu. V dalších fázích se nekonečný tepelně izolační pás rozřeže na požadovanou délku desky, vytvoří se hrany a v případě potřeby se povrch desky upraví v závislosti na účelu aplikace.
Čtěte také: jak správně umístit XPS pod hydroizolační fólii
Srovnání XPS a EPS
Musíme vysvětlit rozdíl mezi EPS a XPS - běžně označovaný jako "polystyren" a "styrodur". Pěnový expandovaný polystyren (EPS) je jedním z nejrozšířenějších tepelně izolačních materiálů. Základní surovinou pro výrobu EPS je zpěňovatelný polystyren, ten vzniká suspenzní polymerací styrenu. Nejčastěji se používá jako tepelná izolace pro fasády, podlahy a ploché střechy. Grafitový (šedý) EPS představuje novou generaci stavebně izolačního materiálu. Výrazně lepších izolačních vlastností je dosaženo přídavkem absorbéru infračerveného záření (např. grafitových částic) do základní matrice pěnového polystyrenu. Dochází tím k odrazu tepelného záření zpět ke zdroji a další výrazné úspoře energie.
Kde je použití XPS vhodnější než EPS?
Vzhledem k tomu, že XPS je hustý materiál se strukturou uzavřených buněk, je prakticky vodotěsný, ale také méně otevřený průchodu vodní páry. Klíčový rozdíl mezi XPS a EPS - absorpce vody - lze dále pozorovat v rozdílných buněčných strukturách EPS a XPS pod mikroskopem. Na následujícím obrázku je jasně vidět rozdíl mezi strukturou uzavřených buněk (XPS), kde buňky sdílejí buněčné stěny, a buněčnou strukturou EPS, kde jsou jednotlivé kuličky vidět detailněji než pouhým okem.
Při kontaktu s vodou tepelná izolace EPS snadno zadržuje vodu v mezibuněčném prostoru. Protože voda je velmi dobrým tepelným vodičem, znamená to zhoršení tepelně izolačních vlastností. Zároveň se v důsledku absorpce a zadržování vody zvyšuje hmotnost tepelněizolačních desek EPS.
EPS i XPS mohou být instalovány na stejné fasádě, ale je zásadní, aby XPS byl instalován v oblastech, které jsou v kontaktu s vlhkostí nebo vodou, stejně jako i na exponovaných fasádních oblastech, které následně vyžadují tvrdší izolační desky. Obvykle jsou to sokly, střešní římsy, dveřní a okenní otvory. Tepelná izolace EPS by měla být instalována na nadzemních plochách vnějších stěn, protože difúze vodní páry je důležitou součástí tepelné ochrany budovy. Tepelná izolace EPS by nikdy neměla být používána pod úrovní terénu a v plochých střechách mimo hydroizolaci, protože při absorpci vody by ztratila část své tepelně izolační funkce.
Tabulka 1: Srovnání vlastností XPS a EPS
Čtěte také: Detailní pohled na tlakově namáhaný EPS
| Vlastnost | XPS (Extrudovaný polystyren) | EPS (Expandovaný polystyren) |
|---|---|---|
| Buněčná struktura | Uzavřená, homogenní | Otevřená, tvořená spojenými kuličkami |
| Nasákavost | Minimální, prakticky vodotěsný | Vyšší, snadno zadržuje vodu |
| Pevnost v tlaku | Výrazně vyšší | Nižší |
| Odolnost vůči vlhkosti | Vynikající | Nižší, ztráta izolačních vlastností při absorbci vody |
| Tepelná vodivost | Velmi dobrá | Dobrá, zhoršuje se s absorpcí vody |
| Použití pod úrovní terénu | Vhodné | Nevhodné |
| Použití v obrácené střeše | Jediná vhodná izolace | Nevhodné |
Typy XPS desek podle povrchové úpravy
Správná volba typu desky je rozhodující pro nejlepší výkon tepelné izolace XPS. Výrobci extrudovaného polystyrenu nabízí celou řadu výrobků, které je možné použít nejen na vytvoření tepelné izolace plochých střech, ale i šikmých střech, podlah, suterénního zdiva a fasád.
Hladký povrch desky
Hladký povrch desky znamená, že pás XPS nebyl ošetřen a buňky na povrchu jsou uzavřeny. Hladké desky jsou vlastně desky s neošetřeným povrchem. Z extrudéru vycházejí s hladkým horním i spodním povrchem a je třeba je pouze oříznout na příslušnou délku a šířku. Tento typ desek je vhodný pro montáž v místech, která jsou nejvíce vystavena mechanickému zatížení, vodě a vlhkosti. Díky uzavřené buněčné struktuře po celé ploše povrchu mohou být hladké desky XPS vystaveny dlouhodobému působení vody difuzí i přímému kontaktu s vodou, a přesto neztrácejí své tepelněizolační vlastnosti. U tepelněizolačních desek s vyšší pevností v tlaku (zejména FIBRANxps 400-L, 500-L a 700-L) je rozhodující také chování při zatížení v tlaku.
Hladké desky s drážkami
Pro pokládku pod základové desky pasivních a nízkoenergetických budov se používají hladké desky s drážkami pro lepší přilnavost k základové desce. Tepelněizolační desky FIBRANxps SEISMIC jsou vyvinuty speciálně pro aplikaci pod základové desky. Účelem drážek na horním povrchu desek je zajistit dobrou přilnavost mezi tepelněizolačními deskami a železobetonovou deskou. V tomto případě se nepoužívá žádná separační vrstva mezi tepelnou izolací a železobetonovou deskou. Tento typ desek se používá výhradně v systému základových polštářů SEISMIC a byl vyvinut pouze pro tento účel. Desky SEISMIC jsou dvakrát delší než jiné typy desek XPS, což umožňuje rychlejší pokládku. Kromě nízké tepelné vodivosti a nízké nasákavosti je jejich další zásadní vlastností chování při velkém zatížení.
Povrch s profilovanou úpravou ("vaflový" povrch)
Na rozdíl od hladkých desek jsou desky s "vaflovým" povrchem dodatečně ošetřeny speciálním zařízením. Povrch desky se obrousí a poté se na něj vtiskne „vaflová“ struktura. Tento druh povrchu slouží jako vynikající základ pro další dokončovací vrstvy. Nejčastěji se profilované desky používají ve spodní části fasádní stěny, v soklu. Zabraňují také vzniku tepelných mostů v nadpraží a ve svislých a vodorovných vazbách. Tento typ desek se používá v případech, kdy jsou rozhodující přesné rozměry desek. Také se uplatňují v rámci zateplení ze strany interiéru vždy, když nelze instalovat tepelnou izolaci na vnějším plášti budovy. Stručně řečeno, tyto desky jsou vhodnou volbou pro dobrou přilnavost dalších povrchových vrstev.
Upravený povrch - drážky
Kromě "vaflování" může být povrch desky upraven také drážkami, jako je tomu u desky FIBRANxps ETICS BT. Tyto desky jsou určeny pro těžké povrchové vrstvy, jako jsou fasádní cihly nebo kamenné obklady, protože jejich povrchová úprava umožňuje ještě lepší přilnavost povrchové vrstvy. Aby tyto desky unesly těžké dokončovací vrstvy nebo obklady, musí mít dostatečnou pevnost v tahu a měly by být správně připevněny k nosné stěně - nejprve se lepí lepicí maltou nebo nízkoexpanzním PU lepidlem a poté se dodatečně kotví do stěny.
Čtěte také: Instalace asfaltové střešní krytiny
Typy hran XPS desek
Různé povrchové úpravy a typy hran jsou určeny pro různé způsoby použití tepelněizolačních desek XPS. Každý typ hrany slouží svému účelu - shiplap nebo L-hrana, rovná nebo "I" hrana a hrana s perem a drážkou "D".
Hrana ve tvaru písmene "L" (polodrážka)
Nejčastěji používanou a doporučovanou hranou je shiplap hrana (polodrážka), protože jen tak máme jistotu, že se vyhneme tepelným mostům ve spojích desek XPS. Desky s "L" hranou se používají všude tam, kde chceme zabránit vzniku tepelného mostu ve spojích desek. Bez těchto hran může nepřesné položení desek s rovnými hranami vést k tepelným ztrátám mezerami mezi deskami.
Hladká hrana "I"
Desky s hladkou hranou se používají pro vícevrstvé aplikace tepelně izolačních desek. Tepelným mostům lze zabránit lepením desek tak, aby spoje spodní vrstvy byly zakryty deskami horní vrstvy desek - takzvaně převázány.
Pero a drážka - hrana "D"
Hrany "D" se používají také k zamezení tepelných mostů ve spojích mezi deskami. Jsou vhodné zejména pro viditelné vnitřní opláštění velkých šikmých střech, kde se XPS dále neupravuje a je třeba použít parotěsné desky.
Použití XPS v plochých střechách
Extrudovaný polystyren (XPS) jako tepelná izolace plochých střech je standardně používaný materiál, který má své místo ve skladbě plochých střech více než 50 let a během této doby prokázal svou funkčnost i při extrémních návrhových podmínkách jako jsou výrazné kolísání teplot, mechanické namáhání, vliv vlhkosti atd.
V tomto příspěvku se zaměřujeme na užitné ploché střechy s obráceným pořadím vrstev nebo též inverzní ploché střechy. Zde jsou však již možnosti použití tepelné izolace značně omezené z důvodů požadavků na tepelný izolant.
Princip obrácené ploché střechy
Systém obrácené ploché střechy byl vyvinut v 50. letech minulého století v USA a v Evropě se poprvé začal využívat v 60. letech ruku v ruce s novým XPS materiálem na trhu. Idea skladby inverzní střechy byla jednoduchá, nic víc než zaměnit pořadí tepelné izolace a hydroizolace a tím nabídnout jednoduchou skladbu s rychlou a snadnou instalací na obecně platném principu: směrem ven z konstrukce střechy by měl růst tepelný odpor vrstev (m²K/W) a zároveň se zmenšovat jejich difuzní odpor (μ). Hydroizolace se přesune na vnitřní stranu konstrukce a spojí funkci hydroizolace a parotěsné zábrany střechy. Tepelná izolace nad hydroizolací pak zabezpečí tepelnou izolaci s dalšími funkcemi jako jsou ochrana hydroizolace, přenos zatížení apod.
Skladba inverzní ploché střechy
- Nosná část konstrukce střechy: Nosná část konstrukce střechy musí být dimenzována na staticky min. únosnost dle provedených výpočtů v souladu s platnými předpisy či normami pro daný typ užitné střechy. Doporučujeme nosnou konstrukci s minimální plošnou hmotností 250 kg/m² a tepelným odporem R ≥ 0.15 (m²K)/W zabezpečující dostatečnou tepelnou stabilitu konstrukce v případě krátkodobého průsaku přívalové vody skrz spoje desek a možné ochlazení konstrukce s kondenzací na vnitřní straně. Dále doporučujeme sklon 1-3% pro snadný a rychlý odtok vody do vpustí, které jsou vždy nejnižším bodem konstrukce střechy.
- Hydroizolace: Hydroizolace se pokládá přímo na rovnou, resp. vyspádovanou vrstvu nosné konstrukce. Před samotnou pokládkou hydroizolace musí být plocha zbavena nečistot, volných zbytků a proveden penetrační nátěr. Vrstvu hydroizolace by měly tvořit dvě vrstvy hydroizolačních pásů, druh použitých pásů, vždy dle individuálních potřeb projektu a specifikace projektanta. Jediný problém, který byl v minulosti zaznamenán, byly měkčené PVC pásy, obsahující organická rozpouštědla s negativním vlivem na XPS, v podobě nevratné degradace materiálu. Z pohledu dnešní technologie výroby PVC hydroizolací, lze však říci, že toto riziko představuje okrajový problém. Platí však vždy zásada, obrátit se na výrobce v případě jakýchkoliv nejasností ohledně slučitelnosti s polystyrenem! Od okamžiku položení hydroizolace je další postup prací značně nezávislý na počasí a tím poskytnuta prodloužená stavební připravenost konstrukce pro realizaci střechy v průběhu roku.
- Tepelná izolace z extrudovaného polystyrenu (XPS) - ROOFMATE SL, FLOORMATE 500, FLOORMATE 700: XPS desky jsou volně pokládány na hydroizolaci těsně k sobě s vystřídanou spárou na vazbu. Desky jsou opatřeny po celém obvodu polodrážkou pro řádné spojení bez tepelných mostů. Standardní rozměry desek jsou 1250x600mm s hladkým-extruzním povrchem. Volně kladené desky tepelné izolace s vystřídanou spárou pak poskytují ochranu hydroizolaci před teplotními výkyvy, opakovanými cykly mráz-tání či roztažností a smršťováním. Další výhodou je rovněž ochrana před mechanickým poškozením hydroizolace jak v průběhu realizace tak následně po celou dobu životnosti střechy. S tím souvisí i prodloužená životnost střešního pláště pohybující se v rozmezí 30-45 let, doložena posudky znalců a realizovanými projekty v Evropě. Výhodou extrudovaného polystyrénu je vynikající koeficient stlačitelnosti/roztažnosti a tím viskoelastické chování.
- Separační vrstva: Z důvodu oddělení tepelné izolace od vrchních souvrství střechy se provádí separační vrstva pomocí geotextilie. Použitá geotextilie by měla být z netkaných látek, difuzně otevřená a s nízkou retenční nasákavostí, s vyloučením možnosti vytvořit parotěsnou zábranu. Dále pak jsou požadavky zejména na její odolnost proti prorůstání kořínků a pevnost v tahu. Minimální přesahy 100 mm a dle zkušeností je vysoce doporučeno používat gramáž do 180g/m² se světlou barvou. Osvědčily se zejména polypropylenové textilie s plošnou hmotností 140g/m², příkladem může být Roofmate R nebo Typar.
- Přítlačná vrstva: U inverzních plochých střech se pro stabilizaci spodních vrstev využívá hmotnosti vrchní přítlačné vrstvy. Stabilizace se provádí zejména z důvodu zabezpečení proti sání větru. Je nezbytné navrhnout dostatečnou přitěžovou vrstvu ať se jedná o štěrkový zásyp, vegetační vrstvu, betonovou dlažbu/dlaždice, železobetonovou desku či betonové prefabrikáty. U zatížení štěrkovou vrstvou by sklon střechy neměl být větší než 10%, aby nedocházelo k posunům kameniva. Dále pak vrstvy nesmí obsahovat výrazný podíl jemných částic, aby nedocházelo k zanášení odvodňovacích prvků, tzn. použít jen prané kamenivo o min. frakci 16 a tloušťky 50mm.
Možná rizika a doporučení
Často se v projektu setkáváme s použitím geotextilií s hmotností 300-500g/m², tmavé barvy, které v kombinaci s jižní orientací plochy a vystavením letním teplotám mohou způsobit deformace XPS desek. Tento jev se vyskytuje zpravidla u dvouvrstvé skladby XPS desek, kde teplotně namáhaná vrchní deska je odizolována spodní vrstvou XPS. Nevhodná geotextilie pak při intenzivních slunečních letních dnech absorbuje a kontinuálně přenáší zvýšené teplotní namáhání na vrchní vrstvu desek, u kterých může dojít k deformacím vlivem rozdílných teplot mezi vrchní a spodní vrstvou. Deformace probíhá u desek ve směru horizontálním (extruzním), avšak ta je omezena těsnou skladbou desek včetně pevného ohraničení např. atikou. Desky se pak mohou deformovat ve směru vertikálním, takzvaný efekt zvlnění desek. Dodržením vhodné geotextilie s nízkou hmotností do 180 g/m² se světlou barvou lze výše popsanému efektu předejít.
Také nenásákavost geotextilie s difuzní paropropustností je nezbytnou podmínkou pro správnou funkci střešního pláště. V případě nesplnění tohoto požadavku bude geotextilie tvořit difuzně uzavřenou vrstvu v konstrukci střechy představující riziko zvýšené kondenzace vlhkosti v samotných deskách.
Jednovrstvá vs. dvouvrstvá skladba XPS
Často kladenou otázkou je zda použít jednu vrstvu nebo dvě vrstvy XPS a v čem jsou možná rizika či rozdíly. V minulosti bylo dle platných požadavků na tloušťku tepelné izolace v konstrukci střechy zásadou vždy použít jednu vrstvu desek. Použití desek v jedné vrstvě je nejméně rizikové z hlediska difuze vlhkosti směrem ven z konstrukce, avšak s narůstajícími požadavky na tloušťku desek dle normových hodnot U (projekty s tloušťkou 200mm a více) a zejména pak dostupnost standardně vyráběných tlouštěk 160mm dává prostor použít dvouvrstvou XPS skladbu.
U jednovrstvé koncepce je třeba brát v úvahu technologické možnosti výrobců ve vazbě na toleranci tloušťky a rovinnosti dle EN 13164 u desek nad 120mm (tolerance tloušťky -2/+8mm, rovinnost +7mm) a v porovnání s dvouvrstvou skladbou i vyšší výpočtovou hodnotu součinitele tepelné vodivosti. Obecně platí zásada: vždy použití jednovrstvou skladbu v konstrukci s tepelnou izolací tloušťky min. 120 mm. Dvouvrstvé řešení je dle propočtů a zkušeností možné použít pro tloušťku od 140 mm, se spodní vrstvou XPS min. 80mm, tzn. kombinace 80+60mm.
Nedostatkem dvouvrstvého řešení je možná dlouhodobá větší hodnota nasákavosti spodních desek oproti deklarované hodnotě. Pro zachování navržených tepelně izolačních hodnot střechy doporučujeme započítat ve dvouvrstvé skladbě +10mm tepelného izolantu, který kompenzuje možné zvýšení vlhkosti v deskách resp. zvýšení součinitele tepelné vodivosti. Výpočtem bylo rovněž doloženo, že jednovrstvá skladba z XPS o tloušťce 120 mm odpovídá 140 mm dvouvrstvé skladbě.
Další aspekty a doporučení
- Odolnost proti prorůstání kořínků: Samotný XPS je pro kořenový systém nepropustný, pouze u spojů mezi deskami je možné proniknutí kořínků pod desku. Správným použitím frakce vymývaného kameniva společně s odolností separační textilie se tento jev eliminuje.
- Vliv podtékající srážkové vody: Evropská norma EN 6946 udává přirážku 0,04 jako zhodnocení vlivu podtékající srážkové vody pod vrstvou tepelné izolace z extrudovaného polystyrenu u inverzních střešních konstrukcí. Tato přirážka eliminuje možný problém v případě prudkého přívalového deště či tání velkého množství sněhu, který může vést k částečnému podtékání tepelné izolace.
Pokud jste na pochybách, který typ tepelně izolačních desek je pro vaše účely nejvhodnější, obraťte se na odborníky. Pro více informací o výrobcích STYROFOAM a jejich použití navštivte webové stránky www.styrofoam.cz, či kontaktujte distributora společnost RAVAGO RESINEX CZ s.r.o.
tags: #xps #stresni #polystyren #informace