Polystyren jako tepelný izolant: Vlastnosti, typy a praktické srovnání

Pro zajištění tepelné pohody v domácnosti a zároveň minimalizaci nákladů na vytápění je klíčové kvalitní zateplení domu. Mezi širokou škálu tepelných izolací patří polystyren k nejpoužívanějším a nejdostupnějším materiálům.

Základní vlastnosti tepelných izolantů

Každý tepelný izolant se vyznačuje souborem vlastností, které ovlivňují jeho vhodnost pro konkrétní použití. Mezi základní parametry patří:

• Tepelná vodivost (lambda): Udává schopnost materiálu vést teplo. Čím nižší hodnota W/mK, tím lepší tepelně izolační vlastnosti má materiál. Z této hodnoty se pro dané tloušťky odvozují další hodnoty jako tepelný odpor (R) nebo součinitel prostupu tepla (U).
• Vzduchová neprůzvučnost: Schopnost izolantu tlumit šíření zvuku.
• Hořlavost: Odolnost materiálu vůči ohni.
• Akumulace tepla: Schopnost materiálu ukládat a uvolňovat teplo.
• Pevnost: Odolnost materiálu vůči mechanickému zatížení.
• Nasákavost: Schopnost materiálu absorbovat vodu.
• Odolnost proti UV záření: Odolnost vůči degradaci způsobené slunečním zářením.
• Snadnost a rychlost montáže: Praktické aspekty instalace.
• Hmotnost: Vliv na statiku konstrukce a manipulaci.
• Cena: Ekonomický faktor.

Žádný izolant není univerzální a vždy je potřeba při jeho výběru zohlednit to, kde a jak bude izolant použit a kolik jsme ochotni za něj zaplatit.

Princip tepelné izolace

Většina izolací funguje na principu vzduchové izolace, kdy hlavním izolantem je všudypřítomný vzduch, který je uzavřený ve struktuře izolantu (např. polystyren, minerální vata, aerogel) a je tak omezeno vedení a proudění tepla. V případě šedého polystyrenu či reflexních fólií je díky reflexi omezena i třetí složka tepla, a tím je sálání.

Pokud chceme získat vlastnosti lepší než je vodivost vzduchu lambda 0,026 (při 20 °C), je potřeba nahradit vzduch plynem lepších vlastností, případně vzduch odčerpat a získat vlastnosti vakua. Plyny jako Argon či Xenon se používají např. v oknech, která tak získávají mnohem lepší tepelněizolační vlastnosti. Princip vakua je uplatněn například v některých termoskách, které díky tomu udrží vnitřní teplotu mnohem déle. Mezi stavební izolace, které využívají vlastností vakua, patří vakuová izolace, která dosahuje skvělých hodnot lambda 0,007, naproti tomu např. bílý polystyren jen 0,039 (je tak skoro 6x horší).

Čtěte také: Vlastnosti polystyrenu pro OSB

Typy polystyrenu a jejich použití

Expandovaný polystyren (EPS) je oblíbeným stavebním materiálem díky svým výborným tepelněizolačním vlastnostem, nízké hmotnosti a dostupné ceně. Tento materiál se využívá zejména jako tepelná izolace, která výrazně zvyšuje energetickou účinnost budov a snižuje náklady na vytápění a chlazení.

Bílý fasádní polystyren EPS 70F

Všem asi nejznámější fasádní polystyren je ten s označením EPS 70F. U českých výrobců má součinitel tepelné vodivosti 0,039 W/mK. Dávejte pozor na dovážené polystyreny z okolních zemí, mají zpravidla stejné označení, ale horší tepelně izolační vlastnosti a nižší tuhost izolační desky, což se může výrazně projevit na životnosti celého zateplovacího systému. Fasádní polystyren EPS 70F je vhodný pro zateplení novostaveb, rekonstrukcí, bytových a panelových domů. Vyrábí se v rozměrech 500x1000 mm v tloušťkách 10-300 mm. Pro funkční zateplení fasády doporučujeme zvolit minimální sílu izolace 8 cm.

Šedý fasádní polystyren

Pro maximální zateplení fasád slouží šedý fasádní polystyren. Ten má díky obsahu grafitu o 20% lepší tepelně izolační vlastnosti než bílý EPS 70F. Jeho součinitel tepelné vodivosti je 0,032 W/mK a právem je považován za nejúčinnější fasádní polystyren. Šedý polystyren sice perfektně izoluje, ale má téměř dvojnásobnou teplotní roztažnost oproti EPS 70F. Velkým nepřítelem pro šedé fasádní desky je přímé slunce. Při zateplování doporučujeme natáhnout na lešení stínící ochranné plachty, co nejrychleji fasádní desky přikotvit a nanést krycí a armovací vrstvu. Po tomto opatření jsou šedé desky rozměrově stabilizovány. Šedý fasádní polystyren doporučujeme náročným klientům, kteří kladou důraz na precizní zateplení. Upozorňujeme, že díky svému složení je nutno použít lepící stěrky odpovídající kvality.

Paropropustné polystyreny

• Polystyren Baumit Open: Je na trhu unikátní díky svým prodyšným vlastnostem. Jedná se o fasádní desky typu EPS 70F, ve kterých jsou cca dvoumilimetrové kruhové otvory pro odvod vodních par v rastru 2x2 cm po celé ploše desky. Je vhodný na novostavby, rekonstrukce a pro starší objekty. Polystyrenové desky Baumit Open jsou nedílnou součástí vysoce paropropustného zateplovacího systému.
• Fasádní desky Baumit Open Reflect: Jsou na bázi šedého polystyrenu s bílým nátěrem na lícové straně desky. Stejně jako desky Baumit Open jsou opatřeny difuzními otvory po celé ploše desky. Jedná se o vylepšenou desku Open s lepšími tepelně izolačními vlastnostmi cca o 20%. Fasádní desky Baumit Open Reflect doporučujeme kotvit systémem Track. Vyrábí se v tloušťkách od 6 cm do 20 cm.
• Fasádní polystyren Weber EPS-F Clima Rda a SD: Skladba fasádních desek vychází z kombinace bílého a šedého polystyrenu. Díky svému nezaměnitelnému vzhledu dostal mezi stavaři přezdívku "Dalmatin polystyren". Fasádní desky Clima mají difuzní otvory po celé ploše desky, které ale neprochází skrz celou desku. Prořez otvorů končí cca 3 cm od lícové strany fasádní desky. Doporučujeme kombinovat pouze se systémovými výrobky pro ucelený systém Weber therm Clima.

Podlahový polystyren

• Bílý podlahový polystyren EPS 100Z: Pro zateplení podlahy v novostavbách je nejběžněji používán. Dále je použitelný na šikmé střechy nad krokvemi, běžně zatížené podlahy, obvodové stěny pod terénem s izolací proti vodě.
• Šedý podlahový polystyren Styrotherm PLUS 100: Díky stále se zvyšujícím doporučeným hodnotám pro zateplení podlahy se stal velmi oblíbený s lambdou 0,031 W/mK.
• Styrofloor: Mezi podlahový polystyren se také řadí speciální izolace z elastifikovaného pěnového polystyrenu s útlumem kročejového hluku s označením Styrofloor. Podle zatížení se dělí na Styrofloor T4, který je vyráběn pro podlahové konstrukce se zatížením max. 3,5 kN/m² a Styrofloor T5 s maximálním zatížením 5 kN/m². Součinitel tepelné vodivosti 0,045 W/mK. Pokládá se na podlahový polystyren jako vrchní vrstva při zateplení podlahy.

Polystyren pro spodní stavby a soklové části

• Izolační desky Perimetr a Perimetr SD: Patří mezi speciální výrobky z EPS, tvarovaných vypěňováním přímo do speciálních forem. Desky vynikají zvýšenou pevností, odolností proti průrazu a minimální nasákavostí. Jsou používány pro tepelnou izolaci spodních staveb, soklové části, podlah, stěn bazénů aj., bez požadavku na útlum kročejového hluku. Součinitel tepelné vodivosti 0,034 W/mK. Soklový polystyren Perimetr SD doporučujeme použít na zateplení soklu v min. síle 8 cm.
• Extrudovaný polystyren (XPS): Má zpravidla stejnou použitelnost jako Perimetr, navíc o malé procento menší nasákavost.

Stropní polystyren

Pokud vybíráte stropní polystyren na zateplení stropu z obytné části kontaktním způsobem, postačí v mnohých případech klasický EPS 70 s koncovým označením Z, S nebo F. Jelikož se nejedná o namáhané zatížené konstrukce, tak je zbytečné používat daleko dražší produkty. Mějte na paměti, že izolant by měl být nejlépe celoplošně nalepen a následně ukotvený talířovými hmoždinkami. Pokud zateplujete strop ze shora, doporučujeme použít stropní polystyren s vyšší gramáží např.: EPS 100S nebo Z. Nejen, že o něco lépe izoluje, ale především je vhodný pro běžně pochůzí využití. V extrémních případech se pro takovéto zateplení stropu používá šedý polystyren Styrotherm PLUS 100. U vnějšího zateplení stropu doporučujeme skládat izolační desky ve dvou vrstvách přes spáry.

Střešní polystyren

Střešní polystyren se především používá do plochých střech. Podle míry zatížení se zvolí správný typ střešního polystyrenu, který má označení EPS 70S - podkladní vrstva izolací plochých střech, EPS 100S - pro ploché střechy s běžným zatížením, EPS 150S - pro ploché střechy s vysokým zatížením, EPS 200S - pro ploché střechy s nejvyšším zatížením. Dodáváme střešní polystyren v tloušťkách od 10 - 300 mm s možností vyrobení spádových klínů a zajištění kladečského plánu.

Čtěte také: Jak na OSB podlahu

Ve Stavebninách DEK nabízíme bílé polystyrenové desky v tloušťkách od 10 mm až po 300 mm, vhodné k izolaci podlah, střech i fasád. Pokud potřebujete polystyren se zvýšeným tepelněizolačním účinkem, můžete zvolit šedé polystyrenové desky na fasádu nebo šedé střešní a podlahové desky. Na sokl se výborně hodí perimetrické desky.

Experimentální srovnání tepelných izolací

K ověření vlastností izolačních materiálů byly provedeny experimenty s cílem porovnat různé druhy izolací v různých podmínkách.

První experiment: Simulace termosky

K prvnímu experimentu nás inspirovala klasická termoska. Tento experiment se zdál jednoduchý, lehce realizovatelný a porovnatelný. Princip spočíval v tom, že se vytvoří box z izolantu, který bude simulovat termosku a do něj se vloží ohřátá voda o určité hmotnosti a teplotě. Box, ve kterém ohřátá voda vychladne nejrychleji, bude mít nejhorší tepelně izolační vlastnosti.

Byly vytvořeny 4 boxy o vnějších rozměrech 35 x 35 x 53 cm z níže uvedených izolantů. Stěny a dno boxů jsou slepeny PU pěnou, v případě reflexní fólie je použita ke slepení systémová reflexní páska. Víka boxů, kvůli snadnému a opakovatelnému přístupu, lepena nejsou. Jsou však zatížena a případné netěsnosti jsou sníženy na minimum. Do vytvořených boxů byla vložena sklenice horké vody s hmotností kapaliny 672 g. Max. teplota kapaliny se mírně lišila (vstupní teplota byla okolo 60 °C). V danou chvíli (42 °C) je v každé sklenici stejné množství energie a současně je již ohřátý i vzduch uvnitř boxu. Předpokládali jsme, že teplota vody v boxu s horším izolantem bude klesat rychleji, než v boxu s izolantem lepším. Ukázalo se, že pokles teploty vody byl u všech boxů prakticky totožný. Vyvodili jsme z toho, že tímto způsobem kvalitu izolace nelze určit a ani změřit.

Použité izolanty:

Čtěte také: Izolace a nosiče van z polystyrenu

• Běžný bílý fasádní polystyren 70F, tl. 40 mm, lambda 0,039 W/mK
• Šedý fasádní polystyren 70F, tl. 30 mm, lambda 0,032 W/mK
• Minerální fasádní izolace tl. 50 mm, lambda 0,035 W/mK
• Vícevrstvá reflexní fólie Superfoil SF40, tl. 65 mm, lambda 0,028 W/mK

Druhý test: Simulace zatepleného domu

Zadáním druhého testu bylo simulovat zateplený dům, ve kterém se topí na stále stejnou teplotu. Při návrhu tepelné obálky domu se obvykle počítá s výpočtovou teplotou venku (-12 °C, popř. -15 °C) a vevnitř (+20 °C). Rozdíl je tedy 32 °C, respektive 35 °C. Stejný teplotní rozdíl byl stanoven i pro náš experiment. K okolní venkovní teplotě boxů cca 10 °C, bylo přičteno 34 °C. V testu je tedy počítáno s vnitřní teplotou 44 °C a venkovní 10 °C. Kvůli rozdílným měrným tepelným kapacitám izolantů proběhne nejdříve hodinové nahřívání na finální teplotu. Až se izolanty plně nahřejí, začne oficiální měření. Výsledkem bude číselná hodnota, která nám ukáže, kolik se v boxech protopí energie na udržení stanovené teploty.

Při tepelném nátopu boxů se ihned ukázalo, jak který izolant akumuluje. Zatímco u polystyrenových boxů šla teplota velmi rychle nahoru, tak u minerální vaty už toto tempo bylo pomalejší, ale rozdíl nebyl dramatický. Velkým překvapením byl box z reflexní fólie, který při nátopu teplo doslova hltal a teplota stoupala velmi pomalu. Byla proto do tohoto boxu dána silnější žárovka, aby byl nátop rychlejší a v boxu byla déle finální teplota. Do boxů polystyrenu byl naopak vložen kousek tenkého plechu, který omezil časté spínaní tepelného zdroje. V případě polystyrenů sice dochází k rychlému nahřátí, ale i k rychlému vychladnutí vzduchu (tento jev bývá např. pozorován u sádrokartonových konstrukcí).

Naměřené výsledky byly na rozdíl od prvního testu „termoska“ rozdílné a tím pádem i průkaznější. Opakování testů ve více dnech prokázalo stejné výsledky měření.

Výsledky druhého testu

Vyhrál bílý polystyren o 26,5% oproti největšímu favoritovi folii Superfoil.

Předpoklad byl, že vzhledem k deklarovaným parametrům, jednoznačně vyhraje Superfoil SF 40 65 mm, který měl dosáhnout až cca 3x lepší výsledek než ostatní izolace (na základě R), což se nepotvrdilo. Ani bez problematických spojů se tepelněizolační vlastnosti Superfoil SF40 k deklarovaným hodnotám zdaleka nepřiblížily a dosáhly tak mnohem horšího výsledku, než bylo očekáváno. Ostatní izolanty mezi sebou měly také odchylky oproti očekávání, ale rozdíly nebyly tak propastné.

Doporučení pro budoucí testy

Ačkoli jsme prováděli testy s nejlepší vědomím a svědomím, přesto jsme dostali několik rad, jak příští test provézt lépe. Stále je naším cílem jednoduchým způsobem ukázat, jak se izolace chovají za určitých podmínek a co nejobjektivněji porovnat (změřit) jejich tepelněizolační vlastnosti.

• U malého boxu může dojít k větší relevantní chybě měření, která je dána větším vlivem netěsností a teplotním vazbám (kouty a rohy). Bude vhodné zvětšit měřený box.
• Měřit pouze jednu stranu izolace (omezení vlivu koutů).
• Box by měl být dokonale utěsněn (vzduchotěsnost).
• Pro lepší ilustraci budou používány stejné tloušťky izolací.
• Otestovat stejnou izolaci o více tloušťkách (např. 5 a 10 cm).
• Prodloužit dobu nahřívání boxu.
• Preferovat konstantní zdroj tepla (např. pomocí stmívače).
• Zajistit lepší a rovnoměrnější distribuci tepla.

Komentáře k provedeným testům

Ing. Petr Marek: Velká část reálných úniků tepla je infiltrací (netěsností), proto se v domech aplikuje parozábrana, okna mají gumu na rámech, u fasády je před izolací těsná zeď, atd. aby vám vítr laicky řečeno nefoukal až dovnitř. PUR pěna takovou těsnost většinou nemá, ale kdyby jste ty termosky obalil z venku či ze vnitř vzduchotěsnou fólií s utěsněnými spoji už by byl experiment výrazně přesnější.

Ing. Stanislav S.: Provedené testy jsou nesměrodatné. Mimo jiné například existuje závislost tepelné vodivosti na teplotě. Ve stavařině se sice používá konstantní tepelná vodivost, ale ta vychází z teplot okolo + 10 °C. Například minerální vata má pro teploty kolem 65 °C tepelnou vodivost o přibližně polovinu horší. Dále má váš box rohy a kouty, kde vznikají tepelné vazby - opět zde vznikají nespecifikované úniky tepla.

Ing. Josef Novák: Pokud má být srovnávací test tepelných izolaci skutečně relevantní, pak je nutné srovnávat nejen součinitel tepelné vodivosti konstrukce U (W/m.K), ale také zároveň i dobu fázového posunu konstrukce (doba v hod.). Tj. nejen kolik energie může utíkat skrz konstrukci (zejména v chladném odbobí roku), ale také zjistit za jak rychle se může konstrukce přehřívat v teplém odbobí roku, než se toto začne negativně projevovat v prostoru interiéru na jeho teplotní stabilitu. Výsledky testu podle mého názoru výrazně ovlivnil ještě jeden jev, který nebyl v článku příliš zmíněn a to rozdíly v emisivitě povrchů testovaných tepelných izolací pro záření žárovky, kterou se ohříval vnitřek boxů.

tags: #polystyren #tepelny #izolant

Oblíbené příspěvky:

• Montáž dveří do sádrokartonové příčky
• Jak izolovat dům proti vlhkosti a radonu
• Kompletní hodnocení STK Uherský Brod
• Vše o betonových skružích
• Zjednodušte si digitální život