Extrudovaný polystyren (XPS): Vlastnosti, použití a skladba v náročných podmínkách

Extrudovaný polystyren, označovaný zkratkou XPS (Extruded PolyStyrene Foam), je moderní termoizolační materiál, který si získal široké uznání ve stavebním odvětví a jehož obliba na trhu stále roste. Tento materiál 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. 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.

Charakteristika a výroba extrudovaného polystyrenu

Extrudovaný polystyren je tepelná izolace s vysokou pevností v tlaku, odolná proti vlhkému prostředí a výbornými tepelně izolačními vlastnostmi. Extrudovaná izolace (XPS) vzniká extruzí (vytlačováním) taveniny krystalového polystyrenu za současného sycení vypěňovadlem, které po uvolnění tlaku umožní na konci vytlačovacího zařízení napěnění materiálu. Vznikají tak přesné izolační desky ve vysoké kvalitě a s velmi přesnými rozměry, které mají minimální nasákavost a velkou pevnost. Jedná se o deskový materiál s minimální nasákavostí a vysokou pevností. XPS je homogenní stavební materiál se strukturou uzavřených buněk vyplněných vzduchem, vykonávajícími tepelně izolační funkci.

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. 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.

Mezi výhody XPS patří:

• Vysoká pevnost v tlaku: XPS je odolný vůči mechanickému namáhání a dlouhodobému zatížení.
• Minimální nasákavost: Uzavřená buněčná struktura zaručuje vysokou odolnost vůči vlhkosti.
• Dlouhá životnost: XPS si zachovává své vlastnosti po mnoho let i v náročných podmínkách.
• Odolnost vůči mrazu: XPS odolává cyklickému zmrazování a rozmrazování bez ztráty vlastností.
• Skvělé protipožární vlastnosti: Je samozhášivý.

Nevýhody XPS:

Čtěte také: Použití nehořlavé izolace v praxi

• Vyšší cena: XPS je obecně dražší než EPS.
• Nižší paropropustnost: XPS je méně prodyšný než EPS, což může v některých případech vyžadovat instalaci parozábrany.
• Nižší odolnost vůči UV záření: XPS je náchylný k degradaci vlivem UV záření, proto se nedoporučuje pro zateplení exponovaných ploch.

Díky svým vlastnostem je XPS zákazníky hodnocen jako vynikající a jedinečný stavební a izolační materiál a pro něj typické charakteristiky si získaly uznání mezinárodních zkušebních ústavů. LAMBDA představuje vysokou úroveň tepelné izolace nabízené XPS PRIME. V případě extrudovaného polystyrenu se můžete setkat s polystyrenem s vaflovaným povrchem, strukturovaným XPS, vroubkovaným XPS a hladkým extrudovaným polystyrenem.

Typické použití extrudovaného polystyrenu (XPS)

Pro své vlastnosti se extrudovaný polystyren používá jako tepelná izolace v přímém styku s vlhkostí, jako jsou například spodní stavby, exteriérové zdi, ochrana hydroizolace plochých střech, fasádní sokly, ostění oken a dveří, nebo jako pevnostní tepelná izolace pro zatížené podlahy, průmyslové podlahy, parkoviště, střešní terasy a jiné. XPS je nejvíce 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.

Typické použití XPS zahrnuje:

• Zateplení soklů a základů: XPS je ideální pro zateplení částí budov v kontaktu se zemí a vlhkostí.
• Zateplení plochých střech: XPS se používá v systémech s obráceným pořadím vrstev, kde je vystaven povětrnostním vlivům.
• Zateplení podlah s vysokým zatížením: XPS je vhodný pro podlahy s vysokým mechanickým namáháním, například v garážích nebo skladech.
• Zateplení bazénů a teras: XPS odolává vlhkosti a tlaku, proto je vhodný pro zateplení bazénů a teras.

Výrobci extrudovaného polystyrenu nabízejí celou řadu výrobků, které je možné použít nejen na vytvoření tepelné izolace plochých střech, ale i šikmých střech, podlah, suterénního zdiva a fasád. Výrobky, které jsou určené pro ploché střechy, uvádějí jednotliví výrobci pod svými obchodními názvy.

Skladba inverzní ploché střechy s XPS

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 kontextu se budeme soustředit na užitné ploché střechy s obráceným pořadím vrstev, též zvané inverzní ploché střechy. Zde jsou však již možnosti použití tepelné izolace značně omezené z důvodu požadavků na tepelný izolant.

Čtěte také: Vše o extrudovaném polystyrenu

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: zaměnit pořadí tepelné izolace a hydroizolace a tím nabídnout jednoduchou skladbu s rychlou a snadnou instalací na obecně platném principu, že 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.

Současná technická směrnice organizace EOTA (European Organization for Technical Approvals) řeší skladbu inverzní střechy jako celku. Doposud je v kompetenci autorizované osoby či realizační firmy, jaký druh materiálu použije, vycházejíc zejména z deklarovaných hodnot jednotlivých výrobků v navržené skladbě střechy, nejčastěji dle EN produktových norem.

Skladbu inverzní ploché střechy tvoří několik vrstev, které plní specifické funkce:

1. Nosná část konstrukce střechy

Nosná část konstrukce střechy musí být dimenzována na staticky minimální únosnost dle provedených výpočtů v souladu s platnými předpisy či normami pro daný typ užitné střechy. Doporučuje se nosná konstrukce 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 se doporučuje sklon 1-3 % pro snadný a rychlý odtok vody do vpustí, které jsou vždy nejnižším bodem konstrukce střechy.

2. Hydroizolace

Hydroizolace se pokládá přímo na rovnou, respektive 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 (např. druh pásu s vložkou, resistivita proti zakořenění atd.). Jediný problém, který byl v minulosti zaznamenán, byly měkčené PVC pásy, obsahující organické 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 jakýchkoli nejasností ohledně slučitelnosti s polystyrenem! Od okamžiku položení hydroizolace je další postup prací značně nezávislý na počasí a tím je poskytnuta prodloužená stavební připravenost konstrukce pro realizaci střechy v průběhu roku.

Čtěte také: Použití extrudovaného polystyrenu ve dveřních výplních

3. Tepelná izolace z extrudovaného polystyrenu (XPS)

XPS desky (např. ROOFMATE SL, FLOORMATE 500, FLOORMATE 700) 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 1250x600 mm 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, doložená posudky znalců a realizovanými projekty v Evropě. Existují odebrané vzorky materiálu Styrofoam z projektů po více než 20 letech, které potvrzují funkčnost XPS jako tepelné izolace ve skladbě obrácené ploché střechy. Výhodou extrudovaného polystyrenu je vynikající koeficient stlačitelnosti/roztažnosti a tím viskoelastické chování.

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 200 mm a více) a zejména pak dostupnost standardně vyráběných tlouštěk 160 mm 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 120 mm (tolerance tloušťky -2/+8 mm, rovinnost +7 mm) a v porovnání s dvouvrstvou skladbou i vyšší výpočtovou hodnotu součinitele tepelné vodivosti. Obecně platí zásada: vždy použít jednovrstvou skladbu v konstrukci s tepelnou izolací tloušťky min. 120 mm. Dvouvrstvé řešení je dle výpočtů a zkušeností možné použít pro tloušťku od 140 mm, se spodní vrstvou XPS min. 80 mm, tzn. kombinace 80+60 mm. Nedostatkem tohoto řešení je možná dlouhodobá větší hodnota násákavosti spodních desek oproti deklarované hodnotě. Zvýšená násákavost je dána obdobným mechanismem jako u výše zmiňované nasákavosti v případě nesprávné geotextilie. Funkci vrstvy s vysokým difúzním odporem v tomto případě plní možný výskyt vodního filmu mezi spodní a vrchní vrstvou XPS desek. Při dodržení min. 80 mm tloušťky spodní vrstvy je tento jev zvýšené nasákavosti desek podstatně redukován. Čím má spodní vrstva větší tloušťku (100/120 mm), tím je možnost zvýšené vlhkosti v deskách menší. Pro zachování navržených tepelně izolačních hodnot střechy se doporučuje započítat ve dvouvrstvé skladbě +10 mm tepelného izolantu, který kompenzuje možné zvýšení vlhkosti v deskách, respektive zvýšení součinitele tepelné vodivosti. Výpočtem bylo rovněž doloženo, že jednovrstvá skladba z XPS o tloušťce 120 mm odpovídá 140 mm dvouvrstvé skladbě (zadávací hodnoty výpočtu byly pro průměrné hodnoty nasákavosti po 40 letech a za předpokladu, že mezi deskami uvažujeme stálý vodní film).

4. Separační vrstva (geotextilie)

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 by měly být 100 mm a dle zkušeností je vysoce doporučeno používat gramáž do 180 g/m² se světlou barvou. Osvědčily se zejména polypropylenové textilie s plošnou hmotností 140 g/m², příkladem může být Roofmate R nebo Typar.

Volba správné geotextilie jako separační vrstvy je velmi důležitá. Často se v projektu setkáváme s použitím geotextilií s hmotností 300-500 g/m², tmavé barvy, které v kombinaci s jižní orientací plochy a vystavení 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 prvotně 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, a to na principu, že vlhkost nemůže difundovat z mezivrstvy pod tepelnou a nad vodotěsnou izolací, kde lze očekávat relativní vlhkost a tedy i poměrně vysoký tlak vodní páry.

5. Přitěžovací 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 praný kamenivo o min. frakci 16 a tloušťky 50 mm. U některých rekonstrukcí je únosnost střešního pláště výrazně omezena a plnohodnotnou přitěžovou vrstvu nelze použít. V tomto případě se nabízejí speciální desky, např. Roofmate LG, navržené pro případ oprav či výstavbu lehkých střešních plášťů s omezeními. Tyto desky z extrudovaného polystyrenu jsou opatřeny vrchní krycí vrstvou z plastbetonu o tloušťce 10 mm. Tyto desky kombinují jak tepelnou ochranu konstrukce, tak zároveň i stabilizační funkci. Hmotnost desek je pouze 25 kg/m² s obvodovým spojem pero-drážka zabezpečující vzájemnou provázanost desek v celé ploše střechy. Po okraji střechy a v rozích, kde dochází k největšímu riziku vztlaku větru, se musí použít dodatečná přitěž např. betonovými dlaždicemi. Je plně na autorizované osobě navrhnout potřebnou přitěž, kde při výpočtu svou roli hraje nejen výška budovy, ale i tvar, členitost střešního pláště, výška atik atd.

Samotný XPS je pro kořenový systém nepropustný, pouze u spojů mezi deskami je možné proniknutí kořínků pod desku. Jev prorůstání kořínků byl pozorován u dlažby na terasách pokládané do kamenné drtě či štěrkového posypu u nepochozích střech. Správným použitím frakce vymývaného kameniva společně s odolností separační textilie se tento jev eliminuje, nicméně se neubráníme možnému výskytu náletové vegetace či plevele přeneseného větrem. Ani ten by však díky rezistentním vlastnostem výše uvedených vrstev neměl způsobovat poruchy ve střešním plášti. U každé střechy je potřeba zajistit pravidelnou prohlídku střechy s údržbou, tzn. odstranění plevele a nechtěné náletové zeleně.

Vliv srážkové vody a DUO střechy

Evropská norma EN 6946 (Stavební prvky a stavební konstrukce - tepelný odpor a součinitel prostupu tepla - výpočtová metoda) udává přirážku 0,04 jako zhodnocení vlivu podtékající srážkové vody pod vrstvou tepelné izolace z extrudovaného polystyrenu u inverzních střešních konstrukcí. V tomto případě se jedná o zhruba 5% penalizaci k hodnotě tepelné propustnosti, která představuje pro návrh hodnotu +10 mm tepelného izolantu. Tato přirážka eliminuje možný problém v případě prudkého přívalového deště či tání velkého množství sněhu, který může vést k částečnému podtékání tepelné izolace skrz spoje desek a následnému ochlazování nosné konstrukce s možností kondenzace vodní páry na vnitřním povrchu střešního pláště. K tomuto jevu může dojít především v případech objektů s větším vlhkým vnitřním prostředím a zejména v případech nosných konstrukcí s nižší tepelnou stabilitou, tzn. lehkých nosných konstrukcí. Zde platí již výše zmíněná doporučená hodnota pro nosnou konstrukci min. 250 kg/m² s tepelným odporem R ≥ 0,15 (m²K)/W zabezpečující dostatečnou tepelnou stabilitu a tím i zamezení možné kondenzaci vodních par. V případě, že nemůžeme dodržet tyto návrhové hodnoty či u provozů s velkou vnitřní vlhkostí, je možné použít variantu DUO střechy s kombinací tepelné izolace pod a nad hydroizolací. 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.

Srovnání extrudovaného (XPS) a expandovaného (EPS) polystyrenu

Polystyrenové izolace se v posledních dekádách staly synonymem pro efektivní a cenově dostupné zateplení. Jejich popularita pramení z kombinace vynikajících tepelněizolačních vlastností, nízké hmotnosti a snadné manipulace. Na trhu se setkáváme se dvěma základními typy polystyrenů, a to s polystyrenem XPS (extrudovaný polystyren) a polystyrenem EPS (expandovaný polystyren). Přičemž každý z nich má odlišné užitné vlastnosti, své výhody a nevýhody, ale také rozdílný způsob výroby. Charakteristiky těchto polystyrenů jsou docela výrazné a z tohoto důvodu je rozličná i oblast jejich použití.

Zvláštním typem expandovaného polystyrenu je také polystyren perimetrický, který se značí PERIMETR. Tento druh se vyznačuje minimální nasákavostí, odolností v tlaku a mrazuvzdorností. Perimetrický polystyren má tedy podobné vlastnosti jako polystyren extrudovaný a podobná je tak i oblast jeho použití, hodí se tak pro tepelnou izolaci základových desek či suterénních stěn. Desky z perimetrického polystyrenu se rovněž používají pro izolaci bazénů, plochých pochozích střech a teras. Pro zateplení fasády se nabízí šedý polystyren s příměsí grafitu, který zlepšuje tepelně izolační vlastnosti polystyrenu až o 20 %. Jedná se sice o dražší variantu, nicméně pro zateplení fasády stačí použít menší tloušťku izolace.

tags: #extrudovaný #polystyren #na #terénu #skladba #informace

Oblíbené příspěvky:

• Řešení pro odvod vlhkosti zdiva
• návod na spojování a údržbu kuchyňské pracovní desky
• jak správně izolovat základy ze ztraceného bednění
• Klíčové aspekty XPS pro obrácené střechy
• Vše o vrutech se dvěma závity