Reflexní izolace: Inovativní přístup k tepelné ochraně budov a jejich měření na VUT

Reflexní izolace, ačkoliv představují zajímavý a potenciálně vysoce efektivní přístup k tepelné ochraně budov, se v současném stavebnictví setkávají s nemalými výzvami. Zastánci „konzervativních“ izolačních materiálů se vůči nim často vymezují, a někteří je dokonce označují za „podvod“. Proto jsou zatím přijímány jen velmi malou skupinou odborné veřejnosti.

Princip fungování a nedorozumění

Zatímco u stavebních inženýrů se reflexní izolace setkávají spíše s nedůvěrou, lidé s fyzikálním vzděláním z přírodovědy (RNDr.) při pohledu do jejich struktury většinou ihned princip pochopí a nemají s nimi problém. Reflexní izolace nelze posuzovat stejně, jako se posuzují jiné izolační materiály, které se sálavým teplem nepracují. Proto je rozdíl mezi výpočtem používaným stavebními inženýry a jejich reálnými vlastnostmi obrovský. I normu pro jejich posuzování vytvářejí stavební inženýři za pomoci lobbistických asociací výrobců běžných izolací.

Disertační práce se zabývá tepelně izolačními vlastnostmi reflexních izolací za okrajových podmínek typických pro nízkoenergetické stavby. V úvodní části je pozornost zaměřena na proces šíření tepla. Podrobněji je zde popsán přenos tepla sáláním. Je zde také popsána reflexní izolace a způsoby, jak určit její tepelné vlastnosti.

Historický kontext

Již v roce 1929, tedy 11 let před vznikem první skelné vaty a 20 let před vznikem polystyrenu, začali architekt Robert Krafft s inženýrem Friedrichem Försterem v Německu stavět typové domy s názvem „Kupferhaus“. Ve 12 cm dutině obvodové stěny měli napnutých 8 hliníkových fólií oddělených 1,5 cm tlustými vzduchovými mezerami. To dokazuje, že princip reflexní izolace má dlouhou historii a není novinkou.

Experimentální měření na VUT v Brně

Na stavební fakultě VUT v Brně přednáší i pan profesor Šťastník, který studoval fyziku na přírodovědě. Převzal dohled nad diplomovou prací jednoho studenta, který velmi pečlivě změřil reflexní izolace metodou, aby respektovala principy jejich fungování. Mezi teplou a studenou stranu umístil nejprve vzorek 20 mm tlustého expandovaného polystyrenu (EPS) (velikost vzorku 1×1 m), aby jej změřil jako referenční (známý izolant) a tím si ověřil, že měří správné hodnoty. Pak postupně změřil prostup tepla různými reflexními materiály a následně odečtením přestupových odporů vyhodnotil jejich odpor. Bohužel ve svých závěrech z měření už nevyhodnotil, proč některé vzorky izolují lépe než ty druhé, aby z toho mohlo být patrné, v čem je skryta podstata jejich funkce. Další část práce se zabývá rozborem výsledků experimentálního měření. Jednotlivé výsledky jsou porovnávány s výpočtovým modelem. Závěry pro technickou praxi včetně možností dalšího výzkumu jsou shrnuty v závěrečné části této práce.

Čtěte také: Využití hydrantů při zateplování

Přehled zkoumaných vzorků reflexních izolací

Následuje přehled jednotlivých vzorků. U každého je uveden právě ten nejdůležitější aspekt, podle nějž fyzikálně vzdělaní lidé relativně snadno odhadnou, jak asi dobře mohou tyto materiály izolovat.

1. Alu-fólie zlaminovaná s 3mm pěnovou deskou z PE: Vzorek nevytváří žádnou vnitřní komoru s nízkoemisivní vrstvou.
2. Alu-fólie zlaminovaná s 5mm pěnovou deskou z PE: Vzorek se liší od vzorku č. 6.
3. Alu-fólie zlaminovaná se zády LDPE bublinkové fólie umístěná z obou stran, mezi nimi 2 vrstvy 5mm PU pěny: Tento vzorek nevytváří žádnou vnitřní komoru s nízkoemisivní vrstvou a díky své poměrně velké tloušťce má ze všech porovnávaných vzorků největší (přepočtenou) tepelnou vodivost.
4. Alu fólie na okrajích, mezi nimi vložené 2 bublinkové fólie, 2 pěnové desky 5 mm a mezi každou vrstvou jedna alu-fólie: U tohoto vzorku jsou 2 vnitřní komory vzniklé při vertikální aplikaci oddálením nezlaminovaných bublinkových a alu-fólií od sebe a 4 malé komůrky s nízkoemisivní vrstvou mezi alu-fóliemi a pěnovými deskami.
5. Dvě alu-fólie zlaminované k zádům bublinkové fólie + 1 alu-fólie vložená uprostřed: Zlaminované bublinkové fólie zády k alu-fólii sice moc efektu nepřinesou, ale díky vložené oboustranně nízkoemisivní alu-fólii doprostřed mezi bříška bublinek vznikají 2 funkční komory a materiál se chová podobně jako trojsklo.
6. 5x alu-fólie proložená 8 bublinkovými fóliemi v takovém pořadí a natočení, aby vzniklo 8 komor s nízkoemisivní stranou: Stěny bublinek z HDPE jsou výrazně tenčí než u ostatních vzorků, tedy i z hlediska vedení tepla mají větší tepelný odpor. Optimální uspořádání vrstev umožňuje docílení maximálního izolačního účinku ve všech polohách. Této teorii odpovídají i vynikající naměřené hodnoty.
7. Vzorek vytvořený vložením vzorku 3 mezi vzorky 4 a 5: Při vertikální aplikaci vzniknou až 3 malé komory s nízkoemisivní stranou.
8. Vzorek vytvořený přiložením vzorku 3 ke vzorku 4.
9. Vzorek vytvořený přiložením vzorku 4 ke vzorku 6.
10. 4x alu-fólie zlaminovaná k bříškům bublinkové fólie, proložené dalšími 4 LDPE bublinkovými fóliemi a zakončené samostatnou alu-fólií: Vytváří 4 malé komory s nízkoemisivní stranou, a to ve všech polohách.

Klíčové poznatky z měření

Z výsledků měření je patrné, že čím více je ve struktuře komor s nízkoemisivní stranou, které navíc nejsou úplně malé, tím lépe souvrství izoluje. Je to přímý důkaz, že sálání se šíří i v malých dutinách a pokud se tomuto prostupu tepla zabrání pomocí správně umístěných nízkoemisivních vrstev na okrajích komor, jsou výsledky vynikající - viz. vzorek 9, který v tloušťce 2,4 cm izoluje podobným účinkem, jako by izoloval cca 30 cm tlustý referenční vzorek EPS.

Ve vítězném vzorku č. 9 nejsou žádné zlaminované vrstvy ani pěny. Navíc stěna bublinkových fólií je tlustá pouze 6-7 μm, zatímco v ostatních vzorcích mají bublinky tloušťku stěny 16-18 μm. Je dobré si všimnout, že úplně všechny vzorky (i ty bez vnitřních funkčních komor) mají lepší přepočtenou tepelnou vodivost než referenční polystyren.

Proto je velmi důležité aplikovat reflexní izolaci s přidanou vzduchovou mezerou do každé konstrukce v budově. Čím větší teplotní rozdíly chceme odizolovat (např. v létě sálavé teplo od rozpálené krytiny), tím více nám nízkoemisivní povrch pomůže. Stejně tak i v zimě, kdy se vlivem studeného záření noční oblohy vychladí obálka budovy výrazně pod teplotu okolního vzduchu (a na površích se vytvoří kondenzát nebo námraza).

Tabulka srovnání vlastností vybraných vzorků reflexních izolací a referenčního EPS

Poznámka: Hodnoty tepelné vodivosti a ekvivalentní tloušťky EPS jsou u ostatních vzorků orientační, odvozené z popisu a srovnání s referenčním vzorkem, nebo nebyly v původním textu přímo specifikovány.

Čtěte také: Tepelná roztažnost a dřevěné konstrukce

Další relevantní publikační činnost a odborné zázemí

Problematika stavebních izolací a tepelné ochrany budov je rovněž součástí výuky na VUT v Brně, kde se předmět BJA018 Speciální izolace zařazuje do 4. ročníku letního semestru. Náplň navazuje na předcházející problematiku stavebních izolací a vytváří tak pro zájemce prohloubení poznatků ve studované problematice. V rámci kurzu jsou předloženy speciální poznatky v oblasti tepelně izolačních materiálů se zaměřením na jednotlivé výrobní technologie a finální vlastnosti izolantů po zabudování do konstrukce. V rámci výuky je prezentována i problematika Super izolačních materiálů a materiálů na přírodní bázi a na bázi druhotných surovin. Samostatné kapitoly jsou věnovány hydroizolačním materiálům, požární ochraně a reakci stavebních materiálů na oheň. Další oblast je věnována zateplování stavebních konstrukcí a vnějším kontaktním zateplovacím systémům ETICS. V závěru předmětu je řešena také problematika speciálních izolantů do extrémních podmínek a izolacím proti radonu a ionizujícímu záření. Navazující cvičení mají laboratorní a výpočtový charakter.

Mezi garanty předmětu a významnými osobnostmi v oboru patří Ing. Josef Remeš, Ph.D., vysokoškolský pedagog na volné noze a stavební inženýr s více než desetiletou zkušeností. Kombinuje akademickou dráhu s podnikáním a inovační spoluprací s firmami. Je spoluřešitelem a hlavním řešitelem výzkumných projektů TAČR, MPO a NAKI zaměřených na implementaci nových technologií a procesů ve stavebnictví. Od roku 2015 působí jako OSVČ se zaměřením na technické konzultace v oblasti stavebnictví a energetických úspor. Jeho publikační činnost zahrnuje mnoho odborných článků a knih, které se dotýkají širokého spektra témat ve stavebnictví, včetně problematiky izolačních materiálů a BIM (Building Information Modelling).

Mezi vybrané publikace v oblasti stavební fyziky a materiálů patří:

• SUDAKOVA, K.; REMEŠ, J.; TICHÁ, A. Building Execution Plan as an effective document for Building Information Modelling. In CENTERIS - International Conference on ENTERprise Information Systems / ProjMAN - International Conference on Project MANagement / HCist - International Conference on Health and Social Care Information Systems and Technologies 2023. Procedia Computer Science. Nizozemí: Elsevier B.V, 2024. p. 556-562. ISSN: 1877-0509.
• NOVÁČEK, M.; REMEŠ, J. Ductwork pressure loss determination utilizing building information model. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing, 2021. iss. 1, p. 1. ISSN: 1757-899X.
• PILNÝ, O.; REMEŠ, J.; GOTTVALDOVÁ, J.; JUN, D.; PILNÝ, P. a kol. Virtuální realita ve stavební praxi. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2020. 419 s. ISBN: 978-80-214-5912-0.
• DUFEK, Z.; KOUKAL, P.; FIALA, P.; VYHNÁLEK, R.; REMEŠ, J.; JEDLIČKA, M.; DROCHYTKA, R.; BYDŽOVSKÝ, J. BIM pro veřejné zadavatele. 1. 1. Praha: Nakladatelství Leges, s.r.o., 2018. 128 s. ISBN: 978-80-7502-285-1.
• REMEŠ, J.; BRZOŇ, R.; PETŘÍČEK, T.; HORÁK, J. Moisture diagnostic of a failured roof drainage situated behind a parapet wall and a subsequent condensate influence to a wooden construction. In MATEC Web of Conferences. Volume 93. Les Ulis: EDP Sciences, 2016. p. 1-7. ISBN: 978-2-7598-9012-5.
• REMEŠ, J.; UTÍKALOVÁ, I.; KACÁLEK, P.; KALOUSEK, L.; PETŘÍČEK, T. a kol. Stavební příručka: To nejdůležitější z norem, vyhlášek a zákonů, 2., aktualizované vydání. Stavební příručka: To nejdůležitější z norem, vyhlášek a zákonů, 2., aktualizované vydání. Praha: Grada Publishing, 2014. s. 1. ISBN: 978-80-247-5142-9.

Kromě toho se v oblasti stavební fyziky a kvality vnitřního prostředí věnuje i Michal Kraus, který je rovněž autorem či spoluautorem mnoha odborných publikací, například:

• VŠTEGENCHEV, Mariyan; Dobromir FILIPOV; Michal KRAUS a Aleš KAŇKOVSKÝ. Създаване на дигитален двойник за нуждите на строително-информационен модел. Геодезия, картография, земеустройство. Sofia: Union of Surveyors and Land Managers in Bulgaria, 2024, roč. 63, 5-6, s. 36-41. ISSN 0324-1610.
• KRAUS, Michal a Ingrid JUHÁSOVÁ ŠENITKOVÁ. VOC Occurence in the Primary School - Case Study. In Trofymchuk O., Rivza B. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM. 23. vyd. Neuveden: International Multidisciplinary Scientific Geoconference, 2023, s. 421-428. ISBN 978-619-7603-61-3.
• KRAUS, Michal; Aleš KAŇKOVSKÝ a Petra MACHOVÁ. Perceptions of the Senior Population on Mobility and Walkability in Small-Scale Cities. Online. In Marschalko M., Yilmaz I., Drusa M. WORLD MULTIDISCIPLINARY CIVIL ENGINEERING-ARCHITECTURE-URBAN PLANNING SYMPOSIUM WMCAUS 2022. 7. vyd. ISBN 978-0-7354-4663-2.
• KUBEČKOVÁ, Darja; Michal KRAUS; Ingrid JUHÁSOVÁ ŠENITKOVÁ a Magdaléna VRBOVÁ. The indoor microclimate of prefabricated buildings for housing: Interaction of environmental and construction measures. Sustainability. Basel, Switzerland: MDPI, 2020, roč. 1, č. 12, s. 1-20. ISSN 2071-1050.

Čtěte také: Dřevěný obklad: tepelná úprava

tags: #remes #vut #cara #tepelne #izolace

Oblíbené příspěvky:

• Vše o betonových deskách
• Překližka Karlovy Vary – výhodná nabídka
• Teplé a modré variace
• přirozené stárnutí modřínové fasády
• Hry s tahači na dřevo