Nasákavost minerální izolace a její vliv na tepelněizolační vlastnosti

Při výběru a aplikaci tepelné izolace je klíčové zohlednit nasákavost materiálu a jeho chování v kontaktu s vodou. Vlhkost v izolačním materiálu může výrazně ovlivnit jeho tepelněizolační schopnosti. V tomto kontextu se budeme podrobněji zabývat minerální izolací, její nasákavostí a s ní spojenými mýty a fakty.

Mýty a fakta o minerální izolaci a vlhkosti

Na internetu a v různých diskusích se často objevují zavádějící či dokonce nepravdivá tvrzení o minerální vatě. Mezi nejčastější mýty patří krátká životnost minerální vaty způsobená její nasákavostí a zhoršené tepelněizolační schopnosti.

Mýtus: Krátká životnost minerální vaty kvůli nasákavosti

REALITA: Minerální izolace je s nadsázkou vata vyrobená ze směsi skla a kamene, tedy materiálů, které vydrží v nezměněné podobě stovky až miliony let. Ze studií a praxe jasně vyplývá, že minerální izolace je naopak velmi kvalitní materiál, který při správné aplikaci vydrží desítky let. Zubu času obvykle podlehnou jiné stavební materiály, nikoli minerální izolace.

Mýtus: Zhoršené tepelněizolační schopnosti kvůli vlhkosti

REALITA: Faktické měření jasně prokazují, že v suchém ideálním stavu mají oba nejčastěji využívané materiály, tedy EPS i minerální izolace, srovnatelný součinitel tepelné vodivosti. Laicky řečeno, izolují stejně. V laboratoři se nastavují extrémní podmínky a lze tak změřit izolační schopnost materiálů při hmotnostní vlhkosti 0,4 % i vyšší, což v podstatě pro fasádu představuje havarijní stav. Měření prokázala, že i při takovém extrému se mohou tepelněizolační schopnosti minerální izolace jen mírně zhoršit, ale není to o více jak 15 % oproti deklarovaným hodnotám. Deklarované hodnoty jsou totiž nastavené velmi přísně a to vždy s velkou rezervou. V minerálních izolacích na fasádě lze výjimečně naměřit hmotnostní vlhkost 0,25 %. Jedná se ale o výjimečný stav, který nastane během několika dnů v roce. U běžné fasády s minerální izolací se uvažuje s hmotnostní vlhkostí 0,05 %. Pro představu, je to cca 0,01 l na m² 200 mm tlusté izolace. Minerální izolace je prodyšná, hovorově se říká, že „dýchá“ a umožňuje odpařování vlhkosti skrze konstrukci. U rekonstrukcí, kde lze očekávat zvýšenou vlhkost zdiva, se vyplatí izolovat prodyšným materiálem, který má faktor difúzního odporu rovný 1.

Mýtus: Minerální vata není vhodná pro zateplení vlhkého zdiva po povodni

Minerální vata není vhodná pro zateplení vlhkého zdiva po povodni kvůli její nasákavosti, neschopnosti vysychat a zadržování vlhkosti. Sanace zdiva po povodni vyžaduje speciální přístup, a minerální vata zde není ideální volbou. Vata je navržena pro suché prostředí. Vlhkost zadržovaná ve vatě podporuje růst plísní na přilehlých materiálech.

Čtěte také: Dřevovláknité desky vs. minerální izolace

REALITA: Minerální vata je hydrofobizovaná, tedy z výroby upravena tak, aby po ní déšť stekl. Před aplikací na fasádu musí být každý izolant skladován v suchu a stěny domu nesmí být vlhké například z důvodu vzlínání vody. Izolace je na stěně chráněna omítkou, proto ji déšť nemůže poškodit. Běžná atmosférická vlhkost, například pokud zaprší, minerální izolaci nijak neuškodí. Když materiál navlhne, rychle se dostane vlhkost ven, takže není důvod se obávat.

Nasákavost a tepelná vodivost

Nasákavost je fyzikální veličina, která je u tepelných izolací velmi důležitá. Jedná se o množství vody nasáklé materiálem o definované vlhkosti za definovanou dobu při jeho částečném ponoření do vody. Je všeobecně známo, že tepelněizolační vlastnost se s vlhkostí materiálu zhoršuje. Na tepelnou izolaci působí během její životnosti mnoho faktorů, kterými se do materiálu může vlhkost dostat. Minerální vláknité izolace jsou na rozdíl od pěnového polystyrenu na vlhkost velmi citlivé.

Typický případ je, že výrobce tepelné izolace udává pouze deklarovanou hodnotu součinitele prostupu tepla. Deklarovanou hodnotu nelze přímo použít pro výpočet součinitele prostupu tepla, protože se jedná o hodnotu stanovenou pro téměř suchý výrobek, což neodpovídá pro většinu případů skutečným podmínkám v zabudování.

Tepelná vodivost vzduchu je přibližně dvacetkrát menší nežli tepelná vodivost vody, tudíž je zřejmé, že i tepelná vodivost suchých materiálů s pórovitou strukturou bude nižší než u materiálů s obsahem vlhkosti. Výrobci tepelněizolačních materiálů udávají pouze deklarovanou hodnotu součinitele tepelné vodivosti v jednom určitém stavu, která má sloužit zejména pro porovnání materiálů mezi sebou a je stanovována na základě určitých postupů měření. Tato hodnota ve své podstatě ale nevypovídá o vlastnostech materiálu při zabudování do konstrukce. Právě v praxi působí na materiály z různých zdrojů vlhkost, která může tepelněizolační schopnost materiálů zhoršovat.

Experimentální ověření vlivu vlhkosti

Předmětem experimentální části bylo zjištění vlivu vlhkosti tepelných izolací na jejich tepelnou vodivost. Bylo vybráno celkem 7 tepelněizolačních materiálů pro vnější kontaktní zateplovací systémy:

Čtěte také: Jak montovat terasová prkna na minerální izolaci?

• pěnový polystyren - Isover EPS 70F
• pěnový polystyren s příměsí grafitu - Isover EPS Greywall Plus
• minerální vlna s podélným vláknem k rovině desky - Isover TF Profi
• minerální vlna s kolmým vláknem k rovině desky - Isover NF 333
• polyuretanové desky - TPD - PUR 30/40
• fenolická pěna - Kingspan Kooltherm K5
• pěnové sklo - Foamglas T4+

Jedním z experimentů bylo zjišťování vlivu absorbované vlhkosti z vlhkého prostředí na tepelnou vodivost materiálu. Pro tyto zkoušky byly připraveny tři vzorky od každého materiálu o rozměrech 100 × 100 mm a výšce odpovídající tloušťce konkrétní tepelné izolace. Vzorky byly umísťovány do exsikátorů, kde byly ponechány v různě vlhkých prostředích nad roztoky solí do doby, než se ustálila jejich hmotnostní vlhkost.

Výsledky měření hmotnostních vlhkostí a tepelných vodivostí

Závislost tepelné vodivosti na vlhkosti materiálu ukazuje, že s rostoucí vlhkostí materiálu dochází ke zvýšení tepelné vodivosti, a tudíž ke zhoršení tepelněizolační schopnosti. V praxi se dá předpokládat exponenciální průběh hodnot tepelné vodivosti s přibývající vlhkostí, pro přesnější vykreslení by bylo nutné provést více zkoušek na více vzorcích, případně volit přesnější metody měření.

Z tohoto experimentu nejlépe vyšel expandovaný polystyren, který si i přes výrazný obsah vlhkosti po ponoření vzorků do vody nejlépe zachoval svou tepelněizolační schopnost. K nejvýraznějšímu nárůstu naměřených hodnot tepelné vodivosti došlo v případě fenolické pěny a minerální vlny s podélným vláknem. Hodnotu součinitele tepelné vodivosti u nasycených vzorků minerální vlny s kolmými vlákny se nepodařilo přístrojem Isomet naměřit ani jednou z dostupných sond.

Z hodnot lze také vyvodit, že u materiálů, které přišly do kontaktu s vodou, nedochází po jejich vysušení k výraznému či vůbec žádnému zhoršení tepelněizolačních vlastností. Tepelná vodivost po vysušení nabývá téměř původních nebo zcela stejných hodnot jako před namočením. Lze tedy konstatovat, že zkoušené tepelné izolace si zachovávají v suchém stavu své tepelněizolační vlastnosti i přesto, že projdou fází plného nasycení vodou. Předpokladem je však zachování struktury materiálu, která může být například mechanicky poškozena. Zároveň je nutné vzít v úvahu, že v praxi k úplnému vysušení materiálu většinou nedojde, jelikož zajištění podmínek pro úplné vysušení je v praxi téměř nemožné. Vzhledem k hysterezi sorpční křivky u většiny materiálů bude tedy ustálená vlhkost materiálu při desorpci po plném nasycení vodou vyšší než vlhkost, dosažená v materiálu sorpcí ze suchého stavu.

Čtěte také: Moderní interiéry s minerálními podhledy

Vzdušná vlhkost má zásadní vliv na izolační funkci v případě tepelné izolace z fenolické pěny a minerální vlny, méně výrazný vliv byl zjištěn u polyuretanových desek a pěnového polystyrenu.

Z grafu je zřejmé, že polystyren a pěnové sklo si nejlépe zachovávají své tepelněizolační vlastnosti i při vysoké vlhkosti prostředí. Jedná se o materiály s uzavřenou a pro vodu nepropustnou vnitřní buněčnou strukturou, do které nepronikají vodní páry nebo pronikají jen v omezené míře. Naopak zejména u fenolické pěny dochází k výraznému nárůstu tepelné vodivosti při zvýšené vzdušné vlhkosti, což je důsledek její vysoké absorpce vodních par do vnitřní struktury materiálu. Vysoká absorpce vlhkosti a nasákavost oproti ostatním materiálům může být u fenolické pěny zapříčiněna existencí nanometrických pórů ve hmotě, obklopující větší póry.

Minerální vlna byla potvrzena jako difúzně nejotevřenější materiál. Zároveň u ní byla zjištěna vyšší navlhavost a nasákavost, která je doprovázena zvýšenou tepelnou vodivostí izolace. Při částečném ponoření do vody byl znatelný vliv hydrofobizace vláken materiálu, jelikož nedocházelo k viditelnému vzlínání a nasakování materiálu nad úrovní hladiny vody. Při úplném ponoření do vody se výrazně projevil vliv orientace vláken minerální vlny, jelikož hmotnostní vlhkost při úplném nasycení vodou byla u minerální vlny s kolmou orientací vláken přibližně třikrát větší než u minerální vlny s podélnou orientací vláken.

Praktické testy cihel plněných minerální vatou

Při uvedení „vatovek“ na trh byly dotazy na nasákavost tak časté, že by možná stálo za podrobnější analýzu. V sousedním Německu a Rakousku se takové cihly přitom bez významnějších ohlasů na téma vlhkosti používají už deset let. Za dekádu existence cihel s integrovanou izolací totiž neměl v okolních státech nikdo potřebu zavádět pro tento typ výrobků žádné normové zkoušky ani testovací postupy, takže žádné neexistují. A tak nakonec výrobce přistoupil k rozsáhlé sérii originálních testů, jejichž výsledky přinášejí odpovědi na celou škálu dotazů.

Minerální vata používaná do cihel Porotherm T Profi je vodoodpudivá (jak je jasně vidět na tvorbě kapek na povrchu). Trvanlivost vaty i hydrofobizace uvádějí výrobci stejnou jako trvanlivost zdiva. Vata vložená v tvarovce a zabudovaná ve zdi je navíc perfektně chráněná před vnějšími vlivy, a není tak důvod pochybovat o uváděné životnosti 80 let. Malé množství vody hydrofobizovanou vatu nijak neohrožuje (neproniká dovnitř) a jinak než při havárii nebo hrubém zanedbání technologických postupů se větší množství vody do konstrukce dostat nemůže.

Kondenzace

Celý zkouškový maratón odstartovalo tepelně-vlhkostní posouzení se závěrem, že ve zdivu z cihel tl. 365 mm „dochází při nízkých venkovních teplotách ke kondenzaci vodní páry ve vnější omítkové vrstvě a na rozhraní keramiky a tepelné izolace v dutinách poblíž vnějšího povrchu tvarovky. V oblasti s návrhovou teplotou venkovního vzduchu -15 °C činí množství vytvořeného kondenzátu za rok 0,30 kg/m². Vzniklý kondenzát se stačí přes rok bez problémů odpařit. Zdivo tedy splňuje požadavky ČSN 73 0540-2 na šíření vodní páry těžkou konstrukcí.“ Výsledky tohoto teoretického výpočtu následně potvrdila praktická zkouška kondenzace v klimakomoře BTI Linz, kde byla zjištěna místa kondenzace shodná s výpočtem a velmi nízký obsah vlhkosti (0,12 % hm. vlhkosti). Veškerá vlhkost byla pouze v keramice a vata zůstala suchá. Nemělo by se zapomínat také na to, že posuzované podmínky výpočtu i zkoušky jsou extrémní.

Cihly ponořené do vody

Další série zkoušek se zabývala situací, kdy jsou „vatovky“ vystaveny působení stojící vody. Byla simulována situace ze stavby, kdy ještě není hotová střecha a dešťová voda stojí na základové desce a působí na jednu stranu první řady cihel. V případě, že není provedena ochranná vana z hydroizolace, dochází ke vzlínání vody a první řada může být viditelně provlhlá. Testy bylo zjištěno, že ke vzlínání dochází a po třech dnech působení stojící vody zevnitř konstrukce je první řada cihel celá provlhlá. Vata uvnitř ovšem nikoli, což potvrzují i sondy z reálných staveb, kdy po dlouhodobém působení tajícího sněhu a vody nějaká vlhkost byla naměřena pouze v první vrstvě vaty nejblíž k vodě. Zbytek vaty v cihle zůstává suchý, přestože cihla vatu obklopující je viditelně vlhká. Když bylo působení vody dramaticky zesíleno a vatovka byla částečně na tři dny ponořena do vody, tak cihla byla nasáklá vodou v celém objemu, kdežto vata pouze do výšky hladiny vody (3 cm). Na závěr byly na tři dny cihly ponořeny do vody celé. Ani takový nereálný extrém ovšem vatovky neznehodnotil, protože při všech pokusech včetně poslední „tortury“ byla za 1-2 měsíce vysychání v přirozených podmínkách vata v cihlách suchá. Cihelný střep totiž díky systému kapilár z vaty vysává jakoukoli vlhkost, která by se tam mohla dostat při extrémech, jaké byly simulovány při testech, ale ke kterým v reálu sotva může dojít.

Cihly na dešti

Dalším typickým jevem na českých stavbách je vystavení nechráněných rozestavěných zdí působení dešťové vody (zcela v rozporu s návodem k použití od výrobce) a následné vymáhání technické pomoci a přenášení zodpovědnosti za možné komplikace následných prací na dodavatele materiálu. Proto byla provedena další série testů „za pomoci“ velmi vydatných dešťů. Bylo tak zjištěno, že ani při velmi intenzivním dešti (33 mm/den) se vliv dopadající vody nevyrovná vodě vzlínající odspodu. Byla také ověřena další šířená polopravda - že vlhké cihly zabudované do zdi už nikdy nevyschnou. Když pomineme znovu jasné nedodržení pokynů výrobce, tak i takovéto provlhlé cihly vysychají (samozřejmě o něco pomaleji než cihly volně stojící). Nicméně přibližně do dvou měsíců vata vyschne i v nich, a to i při vysychání na volném prostranství bez střechy (pouze se zakrytou horní stranou). To bylo ověřeno přímo v praxi při stavbě supermarketu, kdy byly v důsledku nekázně dělníků nezakryté vatovky vystaveny dešti, ale po cca měsíční přestávce (vysychání) byla stavba dokončena a funguje bez jakýchkoli problémů.

Potenciální komplikace s vodou v první vrstvě vatových cihel řeší nová cihla, tzv. soklovka. Její spodní část je opatřena hydrofobizací - nasákavost je menší než 1 % -, takže ke zmiňovanému vzlínání vody keramickým střepem vůbec nedochází. I to bylo odzkoušeno sérií testů, kdy při simulaci reálné situace byly dosažené hodnoty na hranici měřitelnosti a v případě nereálného zesilování působení vody byly zjištěné hodnoty minimální. Například při identické zkoušce ponoření do 3 cm vody na 3 dny, nevystoupila vlhkost ve vatě do výšky hladiny jako v případě běžné vatovky (byla vlhká pouze spodní hrana vaty) a cihla samotná vlhká nebyla vůbec.

Hnaná voda

Poslední částí testování byla zkouška pronikání srážkové vlhkosti do zdiva omítnutého i neomítnutého v extrémních podmínkách. Byly potvrzeny již dříve uváděné závěry, a přestože v průběhu zkoušky na testovací fragment dopadlo téměř 40 000 litrů vody, tak kromě první vrstvy minerální vaty nejblíže exponovanému povrchu bylo v dalších vrstvách vaty naměřeno pouze stopové množství vlhkosti.

Hydrofobizace a životnost minerální vaty

Minerální vata je z principu nasákavý materiál, čehož se využívá při konstrukci tzv. zelených střech nebo při pěstování zeleniny ve sklenících. Minerální vata určená pro izolace ve stavebnictví se upravuje nástřikem hydrofobizační látky, který zabezpečení sníženou nasákavost po dobu skladování, dopravy a aplikace na stavbě. Tato úprava však působí jen dočasně (v řádu několika let) a poté dochází k jejímu postupnému snižování. Proto je třeba při aplikaci minerální vaty do zateplovacích systému velmi precizně provádět veškeré detaily, aby se zamezilo kumulaci vlhkosti v izolaci.

Doporučení pro výběr a aplikaci izolace

Při výběru izolace je třeba vybírat na základě ověřitelných faktů a parametrů doložených zkouškami či certifikáty, nikoli pocitů. Vyhněte se prodejcům, kteří tvrdí, že pouze jejich izolační materiál je ten ideální, přičemž konkurenční varianty jsou špatné či technologicky zastaralé.

Důležité vlastnosti izolace:

• Izolační vlastnosti (součinitel tepelné vodivosti): Obecně platí, že čím nižší lambda (součinitel tepelné vodivost), tím lepší izolant. Rozdíly mezi současnými izolacemi jsou ale tak malé (pohybují se v řádu tisícin, obvykle od 0,032 do 0,040 W/m·K), že při výběru izolace zvažte spíše její jiné výhody.
• Nehořlavost (třída reakce na oheň): Pro stavební konstrukce je vhodné volit třídu A, tedy nehořlavé výrobky, které nepřispívají k růstu požáru a vývoji kouře.
• Zvuková neprůzvučnost: Výhodnější je vybírat materiály, které mají dobré akustické vlastnosti z hlediska zvukové pohltivosti (zabraňují průniku hluku zvenčí). Výsledky testů ukázaly, že například zvuková neprůzvučnost sádrokartonových příček s minerální izolací byla minimálně o 4 decibely lepší než u příček z keramických tvárnic nebo tvárnic z lehčeného betonu.
• Odolnost proti dřevokazným škůdcům, hlodavcům a hmyzu: Řada izolačních materiálů zejména po navlhnutí ztrácí své vlastnosti a může dojít k šíření plísní či škůdců.
• Nízký difuzní odpor: Lidově řečeno snadná propustnost pro vodní páru.
• Cena: Zásadně se porovnává celková cena, tedy cena materiálu a instalace. Prioritou by měla být její dlouhodobá funkčnost (neměnnost tepelněizolačních parametrů v čase), její nehořlavost, zvukově izolační schopnost a odolnost proti škůdcům či plísním. Kupující by si měl dobře zvážit riziko šíření požáru a kouře v případě hořlavých materiálů.

Aplikace a instalace

Aby zateplení domu fungovalo, jak má, musí být dodržen správný technologický postup. Pro zateplení bytových domů je proto třeba mít vyhotovený projekt zateplení, který definuje použité materiály, tloušťku izolace, ale třeba i způsob kotvení izolace s ohledem na povětrnostní podmínky v místě realizace. Stavba musí být suchá, tedy nesmí mít problémy se vzlínáním vlhkosti kvůli špatné hydroizolaci.

Realizaci by měla provést ověřená firma, která má potřebné zkušenosti. Počet úspěšných realizací by měl být hlavním kritériem výběru, nikoli nejnižší cena. Samozřejmostí je mít i odborný stavební dozor, který dohlédne na správné provedení ve všech fázích výstavby.

Dobře ukotvenou fasádu nestrhne ani vichřice. Pokud se na zateplené fasádě vyskytnou statické problémy, není to tím, že by izolace byla těžká, že by nasákla vodou, ale je to obvykle tím, že je špatně provedená. Například proto, že jsou slabé kotvy nebo jich je nedostatečný počet, takže se protrhnou skrz izolaci, případně kvůli nedostatečnému lepení. Fasáda se během realizace musí pečlivě přilepit a to každá deska zvlášť. Následně jsou tyto desky ještě přikotveny ke stěně domu speciálními hmoždinkami s širokou kotvicí hlavicí. Tato kombinace je po správném provedení natolik pevná, že fasádu nemůže ohrozit ani vichřice. Kotvení nicméně musí odpovídat povětrnostním podmínkám v místě realizace. Například v horských podmínkách a na velmi vysokých budovách se musí použít větší počet kotvicích hmoždinek.

Izolační vlastnosti (součinitel tepelné vodivosti): obecně platí, že čím nižší lambda (součinitel tepelné vodivost), tím lepší izolant. Rozdíly mezi současnými izolacemi jsou ale tak malé (pohybují se v řádu tisícin, obvykle od 0,032 do 0,040 W/m·K), že při výběru izolace zvažte spíše její jiné výhody. Minerální vlna se řadí k nejpoužívanějším tepelným izolacím díky poměru ceny, výsledného efektu a vlastností. Vyrábí se z nerostného materiálu - tavením hornin. Kamenná vlna vzniká tavením čediče a vstřikováním různých přísad do jemných vláken. K sehnání je v deskách nebo klasických rolích. Vyniká vysokou odolností proti ohni a vysokým bodem tání.

tags: #mineralni #izolace #nasakavost

Oblíbené příspěvky:

• Rozdíly mezi tesařinou a truhlařinou
• Stylové závěsy Pardubice
• Stůl z masivních hranolů – návod
• Význam vlnité lepenky v globální ekonomice
• Vše o IFC límci pro střešní okna