Dodatečná izolace plochých střech extrudovaným polystyrenem (XPS)

Extrudovaný polystyren (XPS) je standardně používaný materiál pro tepelnou izolaci plochých střech s více než padesátiletou historií. Během této doby prokázal svou funkčnost i v extrémních podmínkách, jako jsou výrazné kolísání teplot, mechanické namáhání a vliv vlhkosti. V současnosti se v konstrukcích plochých střech setkáváme s řadou tepelných izolantů, přičemž XPS zaujímá významné místo, zejména u užitných plochých střech s obráceným pořadím vrstev, známých též jako inverzní ploché střechy.

Výroba a vlastnosti 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. Správná volba typu desky je rozhodující pro nejlepší výkon tepelné izolace XPS. Hladký povrch desky znamená, že pás XPS nebyl ošetřen a buňky na povrchu jsou uzavřeny. Obecně platí, že více než 97 procent všech buněk v tepelných izolacích XPS je uzavřeno a vzduch zachycený v nich tvoří velkou část produktu. Právě kvůli struktuře uzavřených buněk nemůže vlhkost do XPS proniknout. Výrobky z XPS mají velmi dobré hodnoty součinitele tepelné vodivosti a oproti EPS výrazně větší pevnost v tlaku a výrazně menší nasákavost. Jeho teplotní roztažnost je stejná jako u běžného EPS, ale trvalé tepelné namáhání je nižší (+75 °C). Tyto technické parametry XPS předurčují jeho použití.

XPS vs. EPS: Klíčové rozdíly a použití

Je zásadní vysvětlit rozdíl mezi EPS a XPS, běžně označovanými jako "polystyren" a "styrodur". Vzhledem k tomu, že XPS je hustý materiál se strukturou uzavřených buněk, je prakticky vodotěsný, ale také méně otevřený průchodu vodní páry. Naopak 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.

Rozdílné buněčné struktury EPS a XPS lze také porovnat pod mikroskopem. U XPS sdílejí buňky buněčné stěny, zatímco u EPS 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 tepelně izolačních desek EPS, což může mít negativní dopad.

Čtěte také: VELUX okna pro moderní bydlení

XPS má stupeň hořlavosti C1 a třídu reakce na oheň E. Extrudovaný polystyren by se s ohledem na nižší tepelnou odolnost (jen +75°C) a velkou hranovou pevností neměl používat jako tepelná izolace v klasické jednoplášťové ploché střeše. Povrchová teplota povlakové vodotěsné izolace z asfaltových pásů dosahuje v létě až hodnoty +80°C. Při této teplotě však již dochází k nevratné deformaci (obvykle prohnutí) desek z XPS. Protože výrobky z XPS mají nejen velkou pevnost v tlaku, ale i velkou hranovou pevnost, mohla by potom prohnutá deska z XPS svými ostrými hranami poškodit vodotěsnou izolaci. Právě proto by se neměl používat XPS pod vodotěsnou izolaci v klasické jednoplášťové střeše, ale jen na obrácené střeše, tedy střeše s opačným pořadím vrstev, případně na tzv. DUO střeše. Na plochých střechách se také setkáváme s namáháním tepelné izolace v tlaku, a to nejen od technologického zařízení umístěného na střeše, ale dnes stále častěji i od provozních souvrství, jako jsou terasy a střešní zahrady.

Tabulka: Porovnání vlastností EPS a XPS

Typy povrchových úprav desek XPS a jejich použití

Správná volba typu desky je rozhodující pro nejlepší výkon tepelné izolace XPS.

Hladký povrch

Hladké desky jsou 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 tepelně izolační vlastnosti. U tepelně izolačních desek s vyšší pevností v tlaku (zejména FIBRANxps 400-L, 500-L a 700-L) je rozhodující také chování při zatížení v tlaku. Zvláštní pozornost věnujeme dlouhodobé absorpci vlhkosti difuzí WD (V), kde se snažíme udržet procento absorpce na co nejnižší úrovni.

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. Tepelně izolační desky FIBRANxps SEISMIC jsou vyvinuty speciálně pro aplikaci pod základové desky. Účelem drážek na horním povrchu desek je zajistit dobrou přilnavost mezi tepelně izolačními 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.

Profilovaný povrch ("vaflový")

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.

Čtěte také: Jak správně vybrat střechu pro chatu

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.

Typy hran desek XPS

Různé povrchové úpravy a typy hran jsou určeny pro různé způsoby použití tepelně izolačních desek XPS. Každý typ hrany slouží svému účelu - shiplap nebo L-hrana, rovná nebo "I" hrana a hrana s perem a drážkou "D". Nejčastěji používanou a doporučovanou hranou je shiplap hrana, protože jen tak máme jistotu, že se vyhneme tepelným mostům ve spojích desek XPS.

Hrana ve tvaru písmene "L" (polodrážka)

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.

Čtěte také: Ploché střechy: Konstrukční detaily, které musíte znát

Použití XPS pro obrácené a DUO střechy

Výrobky z extrudovaného polystyrenu (XPS) se používají jako tepelná izolace obrácených střech (střech s opačným pořadím vrstev) a u rekonstrukcí klasických jednoplášťových střech jako jejich dodatečná tepelná izolace - vytvoří se tzv. DUO střecha. 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: směrem ven z konstrukce střechy by měl růst tepelný odpor vrstev a zároveň se zmenšovat jejich difuzní odpor. 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 a přenos zatížení.

Skladba obrácené ploché střechy

1. Nosná konstrukce střechy: Musí být dimenzována na staticky minimální únosnost dle provedených výpočtů v souladu s platnými předpisy. 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.
2. Hydroizolace: Pokládá se přímo na rovnou, resp. vyspádovanou vrstvu nosné konstrukce. Před pokládkou musí být plocha zbavena nečistot a proveden penetrační nátěr. Vrstvu hydroizolace by měly tvořit dvě vrstvy hydroizolačních pásů, vždy dle individuálních potřeb projektu. Problémem v minulosti byly měkčené PVC pásy obsahující organická rozpouštědla s negativním vlivem na XPS, avšak dnes je toto riziko okrajové. Platí však vždy zásada obrátit se na výrobce v případě nejasností ohledně slučitelnosti s polystyrenem. Od okamžiku položení hydroizolace je další postup prací značně nezávislý na počasí.
3. Tepelná izolace z extrudovaného polystyrenu (XPS): 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 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.
4. 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.
5. Přítlačná vrstva: U inverzních plochých střech se pro stabilizaci spodních vrstev využívá hmotnosti vrchní přitlačovací vrstvy. Stabilizace se provádí zejména z důvodu zabezpečení proti sání větru. Je nezbytné navrhnout dostatečnou přítěžovou 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.

V případě, že únosnost střešního pláště je výrazně omezena a plnohodnotnou přítěžovou vrstvu nelze použít, nabízejí výrobci speciální desky s integrovanou přitěžovací vrstvou, například Roofmate LG s vrchní krycí vrstvou z plastbetonu. Tyto desky kombinují tepelnou ochranu konstrukce a zároveň stabilizační funkci. Po obvodu střechy a v rozích, kde dochází k největšímu riziku vztlaku větru, se musí použít dodatečná přitěž např. betonovými dlaždicemi.

Jedno- nebo dvouvrstvá skladba XPS?

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 použít jednovrstvou skladbu v konstrukci s tepelnou izolací tloušťky min. 120 mm. Dvouvrstvé řešení je možné použít pro tloušťku od 140 mm, se spodní vrstvou XPS min. 80mm, tzn. kombinace 80+60mm. Nedostatkem tohoto řešení je možná dlouhodobá větší hodnota nasákavosti spodních desek oproti deklarované hodnotě. Pro zachování navržených tepelně izolačních hodnot střechy se doporučuje započítat ve dvouvrstvé skladbě +10mm tepelného izolantu, který kompenzuje možné zvýšení vlhkosti v deskách, resp. zvýšení součinitele tepelné vodivosti.

Rizika a řešení při použití XPS na plochých střechách

Často reklamovanou závadou je nerovnost podkladu a nestabilita povrchu dlažby v případě dlažby na podložkách. Tento jev ovlivňují faktory jako jsou nevhodně výškově provedené přesahy u hydroizolace, pokládka tepelně izolačních desek na průběžný spoj hydroizolace a samotné uložení dlažby. Tento jev se zejména váže na použití nerektifikačních podložek (plastové terče či pryžové prvky).

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. 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 nelze 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.

Je nutné věnovat zvýšenou pozornost možnému tepelnému namáhání XPS při realizaci střech v létě. Například při pokládce tmavých nopových fólií (tvořících drenážní a hydroakumulační vrstvu vegetačního souvrství střešních zahrad) může snadno dojít k překročení teploty +75 °C a k trvalému poškození desek z XPS vysokou teplotou. 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.

Inovativní využití XPS

Extrudovaný polystyren nachází využití i v dalších oblastech stavby v podobě inovativního materiálu Austrotherm UNIPLATTE. Tyto konstrukční desky pro všestranné použití mají jádro z extrudovaného polystyrenu oboustranně pokryté speciální maltou se sklotextilní armovací mřížkou. Materiál je vhodný pro lepení keramických obkladů nebo pro přímou aplikaci tenkovrstvých omítek. V exteriéru jde o vhodný materiál např. pro podbití střechy, v interiéru se díky svým vlastnostem používá např. jako náhrada sádrokartonu a zdiva při rekonstrukcích koupelen a bytových jader nebo pro vyrovnání starého zdiva.

tags: #plocha #strecha #dodatecna #izolace #XPS #polystyrenem

Oblíbené příspěvky:

• 30mm polystyren pro podlahovku
• Přečtěte si článek o testerech izolačního odporu
• zabezpečení silnic a dálnic
• KVH hranoly, latě a palubky Litoměřice
• Průvodce výběrem kotle na uhlí a dřevo