Sádrokarton a jeho tepelně izolační vlastnosti

Sádrokartonové desky jsou základní součástí interiérových nenosných konstrukcí. Jsou vyrobeny ze sádry a speciálního vysokopevnostního kartonu. Vyrábí se v základní kvalitě a v úpravách do vlhka nebo za účelem dosažení vyšší požární odolnosti konstrukce. Všechny sádrokartonové desky RIGIPS jsou hygienicky nezávadné a nehořlavé. Jejich použití v interiérech urychluje výstavbu díky absenci mokrých procesů. Úsporu přináší i jejich nízká hmotnost.

Základní sádrokartonové desky

Základním kamenem sortimentu jsou SDK desky tloušťky 12,5 mm. S ohledem na docílení optimálních skladeb požárně odolných konstrukcí je tato tloušťka doplněna deskou tloušťky 15 mm. Tloušťky 12,5 a 15 mm se proto někdy nazývají jako systémové tloušťky desek. Standardní šířka sádrokartonových desek je 1250 mm, alternativní šířka desek je 1200 mm. Doplňkový sortiment tvoří desky poloviční šířky - 600 mm. SÁDROKARTON je lehký, pevný, dobře opracovatelný, nehořlavý, propouští vodní páru a vyniká dlouhou životností. Izoluje proti hluku a v menší míře proti úniku tepla. Při zateplování se na SÁDROKARTON přidávají další izolační materiály, nejčastěji CLIMATIZER PLUS nebo minerální vlna.

Konstrukční sádrokartonové desky

Sádrokartonové konstrukční desky k tradičním výhodám klasického sádrokartonu přidaly překvapivé vlastnosti. Cílené změny v receptuře přípravy sádrového jádra a speciálního kartonu přidaly této desce vysokou pevnost, houževnatost a únosnost a zlepšily její chování ve vlhkém prostředí. Výsledná kombinace inovačních zásahů posunula využití tohoto sádrokartonu do oblasti, kam dosud dosáhly pouze homogenní materiály.

Sádrovláknité desky

Sádrovláknité desky jsou stavební a protipožární desky, tak i desky do vlhkých místností. Sádrovláknitá deska, krátce sádrovlákno, je kompozitní stavební materiál, sádra armovaná vlákny. Sádrovláknitá deska se vyrábí ze sádry a vláken. Je homogenní (v každém bodě průřezu má stejné vlastnosti), má vysokou objemovou hmotnost a díky tomu i lepší vlastnosti v protipožární ochraně a ochraně proti hluku. Pro sádrovláknité desky je tak charakteristická vysoká stabilita, pevnost a odolnost. Suché konstrukce s těmito deskami mají výborné akustické vlastnosti i díky inteligentní kombinaci materiálů a skladby konstrukce, montované stěny se sádrovláknitými deskami mají vyšší hodnoty vzduchové neprůzvučnosti než s běžnými sádrokartonovými deskami. Sádrovláknité desky mohou přijímat přebytečnou vlhkost a vydávat ji do suchého vzduchu v prostoru. Vyvážený poměr tepelné izolace a akumulace tepla zajišťuje příjemné a zdravé klima v prostoru. Desky se vyrábějí v různých rozměrech, například 1000x1500 nebo 1250x2500 mm a v tloušťkách od 10 do 25 mm. Dají se snadno řezat pilou a vrtat. Sádrovláknité systémy jsou určeny pro použití od sklepa až po střechu, pro rekonstrukce i novostavby, pro dílčí řešení až po celé objekty. Významnou oblastí uplatnění pro sádrovláknité systémy jsou dřevostavby, u nichž lze těmito deskami vyztužovat dřevěné konstrukce nosných stěn a používat je i v exteriéru. Společnost Fermacell vyrábí sádrovláknité a cementovláknité produkty pro systémy suché výstavby.

Tepelně technické vlastnosti stavebních materiálů

Ještě nedávno se za základní kritérium, které ovlivňuje výslednou kvalitu objektu z hlediska pohody prostředí a z hlediska tepelných ztrát považoval tepelný odpor. Dnes normy vyžadují počítat a zjišťovat součinitel prostupu tepla. Norma pro každou konstrukci udává požadovanou hodnotu součinitele prostupu tepla a rovněž hodnotu doporučenou. Stavba tedy musí vyhovovat minimálně požadované hodnotě. Základní veličinou vypovídající o tepelně izolačních schopnostech stavební konstrukce (o schopnosti materiálu vést teplo) je součinitel tepelné vodivosti λ (lambda) s jednotkou W/m.K, watt na metr kelvin (která se píše častěji W.m^-1.K^-1, popř. Wm^-1K^-1). Jinou důležitou veličinou je součinitel prostupu tepla U (jednotkou je W/m².K), jímž se vyjadřuje tepelně izolační schopnost ohraničující konstrukce domu. Pro součinitel prostupu tepla U platí, že čím nižší je jeho hodnota, tím lepší tepelně izolační vlastnosti konstrukce má (na rozdíl od dříve užívané hodnoty R, což je tepelný odpor).

Čtěte také: Srovnání sádrokartonu a OSB desek

Součinitel prostupu tepla vyjadřuje, kolik tepla projde 1 m² konstrukce při rozdílu teplot na obou stranách konstrukce 1 °C. Požadovaná minimální hodnota součinitele prostupu tepla U (W/m².K) musí pro obvodovou zeď dosahovat hodnoty 0,38 (W/m².K). Pro obvodové zdivo z cihel je doporučená hodnota 0,25 (W/m².K). Ještě před několika roky se součinitel prostupu označoval „k“; norma pak určovala požadovaný tepelný odpor konstrukce R (R = 1/k). Tepelný odpor R udává, jaké množství tepla prochází jedním čtverečním metrem konstrukce určité tloušťky a z daného materiálu v každé vteřině, jestliže jsou na obou stranách této konstrukce jiné teploty. Tento tepelný odpor konstrukce (jednotka je m²K W^-1) se vypočte ze vztahu R = d / λ (tloušťka izolace v metrech se vydělí výpočtovou hodnotou součinitele tepelné vodivosti materiálu). Výsledný tepelný odpor je součtem všech vrstev konstrukce; ty se (po přepočtu na tloušťku) sečtou. Hodnota, kterou normy požadují pro vnější stěnu, je 3 m²KW^-1; přípustná hodnota, která platí pro rekonstrukce, je 2 m²KW^-1.

Další parametry stavebních materiálů

• Měrná tepelná kapacita c vyjadřuje množství tepla, které je třeba dodat 1 kg materiálu, aby se ohřál o 1 °C. Měrná tepelná kapacita (J/kgK) vyjadřuje množství tepelné energie, kterou je třeba dodat materiálu o definované vlhkosti a hmotnosti = 1 kg, aby se ohřál o 1 K.
• Měrná hmotnost ρ vyjadřuje hmotnost 1 m³ materiálu; udává se v kilogramech.
• Tepelná jímavost b (jednotka: W²/sm⁴K²) je součinem λ . p . c; charakterizuje schopnost materiálu o definované vlhkosti teplo akumulovat a opět postupně uvolňovat.
• Součinitel teplotní vodivosti (jednotka: m²/s) vyjadřuje schopnost materiálu o definované vlhkosti vyrovnávat rozdílné teploty při neustálém vedení tepla.
• Tepelná pohltivost (jednotka: W/m²K) je definována jako schopnost materiálu pohlcovat nebo uvolňovat teplo.
• Teplotní útlum konstrukce vyjadřuje schopnost konstrukce tlumit harmonické změny teploty vnějšího vzduchu v zimním (letním) období na vnitřním povrchu konstrukce.

Hodnoty tepelné vodivosti vybraných materiálů při teplotě 20 °C

Materiály jsou seřazeny od „nejlepšího“ k nejhoršímu:

Pro získání stejného tepelného odporu R = 2,5 m²KW^-1 jako má 10cm vrstva minerální vlny o tepelné vodivosti 0,04 W/mK by bylo nutno tepelnou izolaci vytvořit ze dřeva o tloušťce 30 až 45 cm (podle druhu dřeva). Stejně izoluje zeď ze dvou řad (80 cm) cihelných bloků nebo 200 cm silná zeď z klasických plných cihel. Kdyby jako tepelná izolace měl sloužit železobeton, pak by stěna z něj musela mít tloušťku přes 3 m.

Experimenty s materiály s fázovou přeměnou (PCM)

Článek pojednává o experimentech na vzorcích Energain a DeltaCool 24 z PCM. Materiály byly vystavovány teplotám simulujících průběh letních denních teplot, tak aby došlo k jejich látkové přeměně. Cílem měření bylo porovnat vlastnosti vybraných PCM produktů udávaných výrobci s teplotním chováním v reálné situaci. Pro simulaci interiérového prostředí byla použita klimatická komora v laboratoři Katedry technických zařízení budov K125 na Fakultě stavební, Českého vysokého učení technického v Praze.

Měření vzorku Energain (DuPont)

Pro měření byly vybrány dva PCM výrobky. První vzorek byl zástupcem organických PCM. Jednalo se o produkt od společnosti DuPont. Vzorek společnosti DuPont byl porovnáván se vzorky podobných rozměrů a hmotností. Tato sada vzorků je dále označována jako "Sada vzorků A". Prvně došlo k předchlazení na noční teplotu (pomocí ledničky) a poté zavěšení do klimatické komory (tak aby nedošlo k ovlivnění teploty vzorků sdílením tepla s jiným materiálem). Následné ohřívání a ochlazení komory mělo za následek změnu teploty v měřených prvcích. Všechny vzorky byly měřeny pomocí povrchového a vnitřního teplotního čidla. Po předchlazení byly vzorky nainstalovány do komory a bylo spuštěno vytápění. Jako zdroj tepla byl v komoře použit sálavý zářič o výkonu 1 kW. Doba, než byla čidla propojena s měřící stanicí Almemo, rozhodla o neshodných počátečních teplotách vzorků, při zaznamenávání prvních teplot do paměti měřící stanice. Už to napovídalo o výrazně lepších akumulačních vlastnostech vzorku Energain. Následné ochlazení interiéru proběhlo pomocí rohoží umístěných ve stěnách komory.

Čtěte také: Jak usnadnit stavbu se zvedákem?

Výsledky měření prokázaly, že fázová přeměna u vzorku Energain opravdu začala při teplotě udávané výrobcem, a to při 18 °C uvnitř vzorku a skončila při teplotě okolo 22 °C. V rozmezí těchto teplot vzorek vykazoval výjimečné akumulační vlastnosti a jeho teplota se pohybovala oproti ostatním vzorkům mnohem častěji v zóně komfortu. Při opačné fázové přeměně, tedy při krystalizaci, vzorek začal měnit skupenství při teplotě 24 °C a krystalizace byla ukončena při teplotě cca 20 °C. Z toho lze vyvodit, že teplotní rozmezí procesu tání a krystalizace nejsou shodné a jsou závislé na rychlosti ohřívání/ochlazování. Latentní tepelná kapacita Energainu je 70 kJ/kg. Z výpočtu vyplývá, že pro teploty, kdy parafín nemění skupenství, největší potřebu tepla na ohřátí o jeden Kelvin potřebuje vzorek dřeva. Chování SDK a PCM by v těchto teplotách mělo být velmi podobné vzhledem k shodným tepelným kapacitám vzorku. Graf zobrazuje průběh teplot uvnitř jednotlivých vzorků. Na hodnotách vzorku Energain je čitelný proces tání. Z grafu je patrné, kdy probíhá změna skupenství a jak se charakteristiky Energainu mění. Bohužel výrobce nikde ve svých technických informačních podkladech neuvádí hodnotu tepelné kapacity pro jednotlivá skupenství, tudíž nelze spočítat rozdíl mezi materiály ani ve fázi předávání citelného tepla. Tento graf taktéž napovídá o tom, že teoretická interpretace procesu látkové přeměny a známý graf, kdy skupenské teplo tání udrží teplotu materiálu konstantní, má od reálné situace daleko.

Po ukončení vytápění, díky němuž se teplota interiéru vyšplhala až k 35 °C, došlo k otevření dveří komory a provětrání prostoru (teplota v místnosti před komorou byla 25 °C). Teplota dřeva a sádrokartonu začala rychle následovat teplotu interiéru. Po zapnutí chlazení se opět projevily akumulační schopnosti PCM. Teplota uvnitř vzorku z Energainu se v rozmezí mezi 26 až 18 °C udržela 1 hodinu a 35 minut. Naopak čidlo uvnitř sádrokartonu zaznamenalo teploty v tomto intervalu pouhých 35 minut, tedy o celou hodinu méně.

Další měření, které proběhlo na sadě vzorků s Energainem, mělo za cíl zjistit vlastnosti materiálů, které nejsou vystaveny žádnému sálavému zdroji tepla. Proto byla sada položena do izolační roury z reflexního materiálu a jako zdroj tepla a chladu byly použity pouze rohože zabudované ve stěnách klimatické komory. Tentokrát byl zvolen obrácený postup, tedy simulace, která začíná večerním ochlazováním. Vzorky byly před pokusem ponechány několik hodin v konstantní teplotě nad 25 °C tak, aby teplota vzorku obsahující Energain byla výše než je interval, kdy mění skupenství. Teplota vzorků na začátku měření byla pro všechny vzorky shodná, a to 25 °C. Výsledky měření s omezeným vlivem sálavé složky ještě zřetelněji poukazují na výborné vlastnosti produktu DuPont Energain. V prvním grafu vykazuje tento materiál na první pohled výrazně lepší akumulační vlastnosti než dřevěný a sádrokartonový vzorek. Toto tvrzení je ovšem platné pouze v teplotách do 30 °C. Z podkladů výrobce víme, že v teplotním rozmezí 18-24 °C jeden m² desky DuPont je schopen naakumulovat 515 kJ.

Měření vzorku Delta-Cool 24 (Dörken)

Druhým zkoumaným vzorkem byla stropní deska od společnosti Dörken, Delta-Cool 24, obsahující anorganické látky. Jako zdroj tepla a chladu byly použity pro jednotlivá měření rohože zabudované ve stěnách komory. Vzorek Delta-Cool 24 byl měřen několikrát a mnoha způsoby. V tomto článku jsou prezentovány pouze výsledky měření, kde byl částečně omezen vliv sálavé složky. Vzorky byly umístěny do shodné výšky nad podlahou. Nad nimi byl nainstalován reflexní materiál (alobal) zabraňující nerovnoměrnému zahřívání vzorků vlivem sálání z aktivovaného stropního vytápění/chlazení. Během tohoto pokusu byly měřeny i menší vzorky, mezi kterými byl i DuPont Energain. To umožňuje přímou konfrontaci obou materiálů PCM. Před samotným měřením byly vzorky ponechány 12 h ve shodném prostředí, aby teplota na začátku měření byla pro všechny vzorky shodná. Graf zobrazuje krystalizaci vzorku PCM. Teploty uvnitř jednotlivých vzorků jsou velmi podobné (rozdíl do 0.5 °C). Z grafu zobrazujícího tání vzorku se zdá, že začátek procesu tání PCM začal poněkud pozdě, a to za teploty vzorku okolo 27 °C. Změna skupenství je dobře patrná i z grafu zobrazujícího celého měření. V době, kdy začalo tání PCM, byla teplota interiéru už na 34,7 °C. Rychlost ohřívání testovací komory odpovídala situaci, která jistě může nastat i v reálné situaci (největší akcelerace je mezi 32 °C a 35°C, tedy rozdíl 3 °C během jedné hodiny). Akumulační vlastnosti vody jsou kromě doby tání PCM lepší než u DC 24. Proto nelze hodnotit výsledky měření tohoto materiálu jinak než jako zklamání z dosažených výsledků PCM.

Real Life Experiment (DuPont ve spolupráci s EDF)

Společnost DuPont ve spolupráci s EDF (Electricite de France) uskutečnila experiment nazvaný Real Life Experiment. Cílem tohoto experimentu bylo ověřit účinky produktu DuPont Energain během všech ročních období v reálném objektu nedaleko Paříže. Pokus se uskutečnil na domku, který byl rozdělen do tří zón. První zóna obsahovala skladbu bez DuPont Energain, druhá zóna měla shodné složení, ale jako finální vrstva byl použit obklad z tohoto PCM. Místnost, kde byl nainstalován PCM, měla objem 68 m³. Tepelný odpor obalových konstrukcí podkroví byl R=5 m²K/W. Pro správnou funkci PCM je vždy nutno provést tzv. "recharge", tzn. vrátit prvek z kapalného do pevného skupenství (nebo naopak v zimě). Proto pro správnou aplikaci PCM hraje výraznou roli noční ventilace. Pro tento pokus byla zvolena 2.4násobná výměna vzduchu za hodinu během noci. Během dne v letním období a v zimě po celých 24 hodin byla výměna vzduchu n=0.5 (h^-1).

Čtěte také: Stěny a podhledy ze sádrokartonu: Kompletní postup

Během testu byla měřena potřeba energie na vytápění v obou zónách. V období mezi 15. 12. 2006 a 14. 4. 2007 byla potřeba v místnosti bez Energainu 603 kWh a s Energainem 557 kWh. Rozdíl byl tedy 7.7 %. Pokud chceme vyjádřit porovnání nákladů na vytápění pro jednotlivé zóny (pouze pro silovou elektřinu bez poplatku za jističe apod. běžná cena 1 kWh = 3 Kč) rozdíl za zimní období je pouhých 138 Kč (udávaný objem místnosti odpovídá rozměrům 5x4x3.4 m). Výsledky tohoto testu ukázaly, že tento materiál má pro úsporu energie největší potenciál v podzimních a jarních měsících. Během měsíce ledna dosahovala úspora energie pouhé 2.4 %.

Využití PCM v administrativních budovách

Kromě laboratorních měření, byla provedena analýza nejlepšího využití PCM v administrativní budově pomocí výpočetních programů. Kalkulace byla provedena pro rozdílné skladby, procento zasklení, nosné systémy atd. Tyto faktory, které výrazně ovlivňují celkovou akumulaci tepla v dané budově, jsou měřítkem, které rozhoduje o použití či nepoužití PCM. Obecně lze analýzu vyhodnotit tak, že PCM má své největší uplatnění v budovách s nízkou akumulační kapacitou a vysokým procentem zasklení, které zásadně ovlivňuje rychlost změn teploty v interiéru. Dalším významným bodem pro využití PCM je také vyhodnocení lokace stavby, především z pohledu klimatické oblasti. V ČR dochází k největším úsporám energie během jara a podzimu, a to z důvodu rychlých změn teplot exteriéru. Teploty během dne stoupají a klesají nad/pod teplotu tání PCM. Tím je zabezpečeno kompletní vybití/nabití PCM (látkový změna). V oblastech s jinými klimatickými podmínkami (např. v Arábii nebo v severských zemích) by bylo nutné se více zaměřit na teplo, které by měl být PCM schopen naakumulovat, tzn. latentní tepelná kapacita.

tags: #sadrokarton #merna #tepelna #vodivost

Oblíbené příspěvky:

• Památník pálení knih v Berlíně
• Výhody kulatých laminovaných desek
• Fasádní palubky Ytong
• Přečtěte si o historii a současnosti truhlářství v Strouhařově
• Vše o přechodových lištách