Komplexní přehled tepelných izolací ve stavebnictví

Kvalitní tepelná izolace je nedílnou součástí jakékoliv stavby. Slouží nejen k minimalizování úniku tepla z objektu jako takového, ale i k izolaci konkrétních stavebních částí, např. rozvodů vody. Tepelné izolace jsou ve výstavbě jednou ze základních součástí stavby, jejichž vhodným výběrem a správnou aplikací podstatně ovlivníme kvalitu celého objektu.

Tepelné izolace ve stavební konstrukci oddělující vnitřní prostory od exteriéru nebo prostory s různou teplotou vnitřního prostředí zajišťují dosažení součinitele prostupu tepla. Zpomalují šíření tepla přes stavební konstrukci, tím snižují tepelné ztráty a zvyšují energetické úspory. Dostatečná míra tepelné izolace spolu s dalšími opatřeními zajišťuje také dostatečně vysokou vnitřní povrchovou teplotu obvodové stavební konstrukce. Povrchová teplota vnitřního povrchu konstrukce musí být nad teplotou rosného bodu, tak aby nedocházelo ke kondenzaci vodní páry a růstu plísní.

Hlavním úkolem tepelných izolací je vytvořit bariéru, která brání prostupu tepla stěnami, podlahami, stropy či střechami. Aby se dostavil očekávaný efekt, je nutné vybrat správný typ izolace a dbát na její správné provedení. Tepelné izolace mají nejen udržet teplo v domě, ale také zabránit přehřívání interiéru v letním období.

Požadavky a parametry tepelných izolací

Požadavky na součinitel prostupu tepla stanovuje ČSN 73 0540-2. Tepelná izolace je materiál s vysokým tepelným odporem, který se používá k izolování obvodových konstrukcí všech druhů vytápěných staveb. Schopnost materiálu vést teplo se vyjadřuje součinitelem tepelné vodivosti Lambda λ (W/mK). Čím nižší je součinitel tepelné vodivosti, tím lépe dokáže materiál tepelně izolovat.

Tepelný odpor je ve stavebnictví vlastnost konstrukce, která na základě obou povrchových teplot popisuje její schopnost bránit prostupu tepla. Příklad: Je-li tepelný odpor obvodové konstrukce R = 5 m²K/W, pak při povrchové teplotě θI = 20 °C na její teplé straně a θE = -10 °C na straně studené protéká konstrukcí tepelný tok o hustotě (θE - θI)/R = -30/5 = -6 W/m².

Čtěte také: Podlahové vytápění pod vinylem

Součinitel tepelné vodivosti je lokální, to znamená materiálová vlastnost stavebního termoizolačního materiálu o jednotce W/(mK).

Typy tepelných izolací a jejich vlastnosti

Tepelné izolace lze dělit podle několika hledisek, např. na pěnové, vláknité a další, případně na přírodní a syntetické. Zásadním hlediskem pro rozdělování tepelných izolací je vstupní materiál, který zásadně ovlivňuje výslednou hodnotu součinitele prostupu tepla a další parametry (paropropustnost, voděodolnost aj.). Běžně používané typy se liší mnoha parametry ovlivňujícími jejich použití. Jde zejména o mechanické vlastnosti, součinitel tepelné vodivosti, faktor difuzního odporu, nasákavost, požární vlastnosti a další. Materiálově lze tepelné izolace rozdělit na pěnové materiály, minerální vláknité a rostlinné materiály. Všechny se vyznačují velmi nízkým součinitelem tepelné vodivosti a výrazně ovlivní tepelný odpor konstrukce.

Mezi běžně používané typy patří polystyren (expandovaný a extrudovaný), minerální vlákna (minerální vata), pěnové sklo, PUR, PIR, fenolická pěna, dřevovláknité a celulózové izolace.

Minerální izolace

Minerální vlny patří mezi nejpoužívanější izolační materiály vůbec. Minerální izolace, nebo také minerální vata, či vlna je materiál vyrobený z jemných vláken minerálního původu. Minerální tepelná izolace není organická, a tak příliš nepodléhá napadáním hub, plísní a parazitů. Vyniká nehořlavostí a zpravidla i dobrou propustností par. Obvykle je také hydrofobní.

Uplatnění nachází v mnoha oblastech nejenom ve stavebnictví. Používá se jak k tepelné izolaci staveb, tak i k zvukovému a protipožárnímu opatření. Můžeme jí rozdělit ještě na skelnou a kamennou izolaci, podle hlavního materiálu, ze kterého se vyrábí. Skelná izolace vzniká z písku a skla. Častokrát podíl skla v takovýchto izolacích překročí i 80%. Minerální izolace kamenného původu se vyrábí z čediče, diabasu nebo vysokopecní strusky. Spolu s dalšími přídavky se pojí tmelem na bázi cementu.

Čtěte také: Materiály a technologie elektrické izolace

Minerální izolace má mnoho výborných vlastností, pro které je také tolik oblíbená. Mezi její hlavní přednosti patří vynikající tepelně izolační vlastnosti, je hydrofobní = odpuzuje vodu, a proto snadno drží tvar i ve velice vlhkých podmínkách. Je také velice paropropustná, a tak skrze ni prochází pára prakticky stejně plynule jako vzduchem. Pohlcuje zvuk, a tak má velké využití v hudebních sálech a nahrávacích studiích, kde má význam jako různé „basové pasti“. Díky své nehořlavosti nepropustí požár k izolované konstrukci. Lze snadno stlačit, a tak není příliš nákladná na dopravu a skladování.

Minerální vata má mírně horší tepelně izolační vlastnosti než pěnový polystyrén. Poměr ceny, vlastností a výsledného efektu řadí minerální vlnu mezi nejpoužívanější tepelné izolace. Vyrábí se tavením hornin, nejčastěji jde o čedič.

Syntetické izolace

Tepelná izolace ze syntetických materiálů je vyhledávaná pro skvělé tepelněizolační vlastnosti a cenovou dostupnost. Syntetické izolace jsou reprezentovány především materiálem vznikajícím polymerací styrenu - polystyrenem. Je to jeden z nejrozšířenějších izolantů na trhu se stavebninami. Mezi pěnové tepelně izolační materiály patří polymerní pěny - polystyreny, polyuretany, PVC, PE, kaučuk, dále pěnové sklo či pryskyřice. Jde o produkt polymerace styrenu, který je následně zpěňován a nařezán do bloků. Nezbytné je přidání retardérů hoření pro zajištění samozhášivosti materiálu.

Polystyren

Nejvyužívanějším druhem syntetického izolačního materiálu je bezpochyby polystyren. Podle technologie výroby jej rozdělujeme na pěnový (EPS) a extrudovaný (XPS). Vynikají skvělými hodnotami součinitele tepelné vodivosti, musí však být chráněny před UV zářením, které způsobuje degradaci materiálu.

• Expandovaný polystyren (EPS): 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. Bílý pěnový polystyren je při provádění izolací hojně používán pro svou nízkou tepelnou vodivost a výhodnou cenu.
• Šedý polystyren: Zatím nejnovějším typem EPS je šedý polystyrén, který spatřil světlo světa jako Neopor®. 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.
• Extrudovaný polystyren (XPS): Tento druh polystyrenu, značený také 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. Nejznámější obchodní názvy tohoto materiálu jsou Styrodur, Styrofoam nebo Fibran ECO aj. 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. Extrudovaný polystyren se liší od klasického pěnového polystyrenu speciální technologií výroby. Je daleko pevnější a především nenasákavý. Zpravidla je barevný (růžová, zelená) nebo šedivý s příměsí grafitu.

Polyuretanové a polyizokyanurátové pěny (PUR, PIR)

Další syntetickou izolací je polyuretanová pěna známá pod názvem PUR pěna. PUR a PIR pěny mají jemnou strukturu pórů. Jedná se o velmi účinné pěnové tepelné izolace se součinitelem tepelné vodivosti na úrovni až λ = 0,023 W/(m·K). Tepelněizolační pěny PIR pak vykazují ještě nižší součinitel tepené vodivosti λ a vyšší tuhost. Za skvělou hodnotou λ stojí podstatné omezení sálavé, tedy infračervené složky šíření tepla pěnou, což "realizuje" velmi jemná struktura pórů a vysoká hustota přestupových rozhraní mezi tuhou fází PUR/PIR a vzduchem.

Čtěte také: Tepelná roztažnost a dřevěné konstrukce

PUR pěna je materiál, který je stále častěji volen pro izolaci podkroví a stropů. Získává na popularitě díky svým vynikajícím vlastnostem - těsnosti, trvanlivosti a velmi dobrým tepelněizolačním parametrům. Polyuretanové desky se v současnosti kvůli nízkému součiniteli tepelné vodivosti používají též k izolování obvodových zdí. 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. Mezi nejlepší tepelně izolační materiály se řadí izolace PUR, která se vyrábí ve formě PUR desek, nebo ve formě stříkané PUR pěny (λ = 0,025 - 0,03 W/(mK)).

Fenolická pěna

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.

Pěnové sklo

Zajímavé možnosti nabízí pěnové sklo známé jako FOAMGLASS. Moderní typ tepelné izolace, u kterého oceníte vysokou odolnost v tlaku. Na pěnové sklo narazíte v podobě drtě nebo izolačních desek. 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 ap.

Přírodní izolace

Přírodní izolace jsou trendem posledních let, ale je nutno říct, že zde byly již dávno před dnes běžně používanými syntetickými a minerálními izolacemi. Jsou absolutně nezávadné a jsou velice šetrné k životnímu prostředí. Jelikož pochází z obnovitelných zdrojů, jsou v západních zemích již dlouho podporovány a všemožnými legislativními změnami upřednostňovány před ostatními izolacemi.

Izolaci pro zateplení podlahy, půdy a dalších stavebních konstrukcí vyřešíte také použitím izolace z přírodních materiálů. 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. Mezi nejstarší tepelné izolace patří přírodní materiály, tedy seno, lišejníky či sláma.

Dřevovláknité a celulózové izolace

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. Jsou také alternativou k sádrokartonu pro zhotovení vnitřních příček. Dřevocementové desky se pak používají jako izolant do sendvičových příček. Izolanty na bázi papíru a celulózy se nejčastěji využívají pro technologii foukané izolace. Protože je vstupním materiálem recyklovaný papír, je výroba ekologická. Z papíru se dále vyrábí vlnité desky či voštinové desky.

Ovčí vlna

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.

Aerogel a vakuové izolační panely (VIP)

V nabídce jsou dále různé izolační materiály s velmi nízkými součiniteli tepelné vodivosti, které se používají pro řešení kritických detailů a tepelných mostů. Jedná se především o aerogel či compactfoam.

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. 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. Panely VIP se vyrábějí v rozměrech stavebních izolačních desek, jejich tloušťka je malá, od 2 do 8 cm.

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)!

Při nižším tlaku klesne hustota molekul vzduchu, četnost srážek a naopak vzroste střední volná dráha vysoko nad 70 nm. To samo o sobě sníží vodivost výplně. Ovšem molekuly, které za nízkého tlaku uvíznou v buňkách nanoporézní sítě s rozměry pórů 70 nm, mají statisticky mizivou pravděpodobnost srážky s jinou molekulou. Tím ještě víc klesne tepelná vodivost výplně, a sice až na úroveň λ = 0,004 W/(mK).

Součinitel tepelné vodivosti nejlepších vakuových panelů dosahuje hodnoty λ = 0,004 až λ = 0,005 W/(m.K). 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.

Reflexní (termoreflexní) izolace

Odrazivé (reflexní) materiály se používají po celém světě. Tyto izolace pracují s tepelným zářením. Sálavá složka tepla významně přispívá k tepelné vodivosti pěnového polystyrenu, minerální vlny, aerogelové výplně vakuových izolací ap. 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.

Termoreflexní izolace a fólie se v praxi uplatňují stále víc. Jejich základem, jak neúplně napovídá název, je odrážení tepelného záření. 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. Sálavá složka roste/klesá jednak s teplotou povrchů, tak i s rozdílem jejich teplot.

Aplikační metody tepelných izolací

Konkrétní typ výrobku tepelné izolace volte podle způsobu zpracování a umístění. Nejčastěji narazíte na izolanty ve formě desek, rohoží nebo volného násypu. 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

Foukaná izolace je konvenční stavební izolace, která je na místo aplikovaná speciálním strojním zařízením. Je spíše alternativní cestou a v novostavbách se příliš často neaplikuje. Je vhodná k dodatečnému zateplení již nepřístupných míst, hlavně při rekonstrukcích starších, nevhodně zateplených budov. Foukané izolace jsou vyráběny z celulózy, minerální vlny, nebo polystyrenu. Je výhodná v tom, že při aplikaci není příliš narušen provoz budovy a nevznikají žádné odpady a přebytečný zbylý materiál. Další výhodou je, že pod tlakovým foukáním izolantu se izolují i těžce přístupná místa, která by mohla být příčinou úniku tepla z Vašeho domu.

Stříkaná izolace

Stříkaná izolace z PUR pěny je tepelný a vodotěsný materiál. Má perfektní tepelně izolační vlastnosti, které jsou až dvojnásobně lepší než u fasádního polystyrenu. Používá se jak u novostaveb, tak i u rekonstrukcí k dodatečnému zateplení. Stejně jako každý syntetický materiál podléhá UV záření, proto je nezbytné tuto izolaci opatřit v exteriéru ochranným nátěrem.

Časté chyby při zateplování

Zateplení budov patří mezi nejefektivnější kroky, jak snížit náklady na energie za vytápění, zvýšit komfort bydlení, ochránit své zdraví a prodloužit životnost stavby. Přesto se stále setkáváme s případy, kdy nevhodně navržená nebo neodborně provedená izolace či zateplení za pomoci použití nekvalitních materiálů napáchá více škody než užitku. Chyby při realizaci tak mohou vyústit nejen v dodatečné náklady a diskomfort, ale mohou vést i ke vzniku zdraví škodlivých plísní, tepelným mostům nebo zvýšenému riziku šíření požáru.

Tepelné mosty

Tepelný most je relativně malé místo v tepelněizolační obálce budovy (obvodové stěně, střeše, v podlaze ap.), kterým prostupuje významně více tepla (vztaženého na jednotku plochy), než je tomu v jiných místech této obálky. Nejčastější chyby se projevují např. zatékáním, prasklým vodovodním potrubím ve stěně.

Tabulka porovnání vybraných tepelných izolací

tags: #tepelné #izolace #informace

Oblíbené příspěvky:

• inovativní řešení v oblasti propustných povrchů
• využití vápenného hydrátu
• Průvodce zateplením pozedního věnce polystyrenem: Tloušťka a důvody
• Materiály a použití řetízkových závěsů
• Pórobeton v Břeclavi: Kompletní průvodce