Součinitel difuzní vodivosti tepelné izolace: definice a význam

Kvalitní tepelná izolace je nedílnou součástí jakékoliv stavby. Slouží nejen k minimalizování úniku tepla z objektu jako takového, ale i k izolaci konkrétních stavebních částí, např. rozvodů vody. V oblasti zateplení a izolačních materiálů je na trhu pestrý výběr. Při výběru tepelněizolačního materiálu je důležité to, aby měl velmi malou schopnost vést teplo.

Součinitel tepelné vodivosti λ (lambda)

Součinitel tepelné vodivosti, označovaný řeckým písmenem λ (lambda) - běžně nesprávně zkracováno na tepelná vodivost, je fyzikální veličina z oboru termodynamiky. Koeficient λ vyjadřuje schopnost materiálu vést teplo a je definován jako množství tepla ve wattech, které projde průřezem materiálu o tloušťce 1 metr při rozdílu teplot 1 K (1 Kelvin) mezi oběma povrchy materiálu. Vyjadřuje se ve wattech na metr krát kelvin [W/mK] a označuje se řeckým písmenem lambda [λ]. Potřebnou hodnotu najdeme v normě ČSN nebo přímo u výrobců. Součinitel tepelné vodivosti λ je obecně velmi důležité kritérium pro porovnávání kvality tepelných izolací. Udává, jak materiál vede teplo. Mezi nejúčinnější (efektivní) tepelné izolace se počítají materiály se součinitelem tepelné vodivosti pod 0,05 W/(mK).

Součinitel tepelné vodivosti je klíčovým parametrem pro hodnocení tepelně izolačních vlastností materiálů v oblasti stavebnictví a je zásadní pro výpočet tepelných ztrát a energetické náročnosti budov. Koeficient součinitele tepelné vodivosti λ hraje proto zásadní roli při výběru izolačních materiálů. Různé izolační materiály mají odlišné hodnoty λ. Tyto hodnoty ukazují, jak různé materiály vedou teplo a jak efektivně mohou sloužit jako izolace. Tyto hodnoty jsou obecné a u různých specifikací a výrobců se liší. V oblasti stavebnictví je součinitel tepelné vodivosti zásadním faktorem při výběru izolačních materiálů pro nové konstrukce i při modernizaci stávajících budov.

Faktory ovlivňující součinitel tepelné vodivosti λ:

Na součinitel tepelné vodivosti λ izolačních materiálů má vliv několik faktorů, které mohou hodnotu tohoto parametru zvyšovat nebo snižovat.

• Vlhkost: Přítomnost vody má mnohem vyšší tepelnou vodivost než vzduch (λ vody je cca 0,58 W·m⁻¹·K⁻¹, zatímco vzduchu cca 0,025 W·m⁻¹·K⁻¹).
• Teplota: Změna hodnoty λ: U některých materiálů (např. pěnové izolace) roste s rostoucí teplotou. To znamená, že v teplejším prostředí může dojít k poklesu jejich izolačních schopností. Stabilita izolačních plynů: U materiálů obsahujících uzavřené plyny (např. vakuové panely) může zvýšená teplota ovlivnit jejich stabilitu a tím i izolační vlastnosti.
• Struktura materiálu: Porozita: Materiály s vyšší porozitou (např. minerální vata, pěnové plasty) mají nižší hodnotu λ, protože vzduch v pórech omezuje vedení tepla.
• Tlak a hustota: Hustota materiálu: S rostoucí hustotou se obvykle zvyšuje tepelná vodivost, protože se zvyšuje podíl pevné látky, která lépe vede teplo. Tlakové podmínky: V případě izolací s plyny (např. vakuové panely) může změna tlaku ovlivnit jejich izolační schopnosti.
• Typ plynu v pórech: Vzduch vs. speciální plyny: Materiály naplněné plyny s nízkou tepelnou vodivostí (např. argon, krypton v izolačních sklech) mají nižší λ než ty s běžným vzduchem.
• Stárnutí materiálu: Degradace materiálu: Některé materiály (např. pěnové izolace) mohou v průběhu času degradovat vlivem UV záření, oxidace nebo jiných faktorů, což vede ke zhoršení jejich izolačních vlastností a zvýšení λ.
• Směr vedení tepla: Anizotropie: Některé materiály (např. dřevovláknité desky) mohou vykazovat rozdílné hodnoty λ v závislosti na směru vedení tepla (podél vláken vs. kolmo na vlákna).

Rozdíly mezi součinitelem tepelné vodivosti (λ), součinitelem prostupu tepla (U) a tepelným odporem (R)

Rozdíly mezi součinitelem tepelné vodivosti (λ - lambda), součinitelem prostupu tepla (U) a tepelným odporem (R) spočívají v jejich významu, použití a vztahu k vedení tepla.

Čtěte také: Tepelná roztažnost a dřevěné konstrukce

• Součinitel tepelné vodivosti (λ): Vyjadřuje schopnost jednoho konkrétního materiálu vést teplo. Vysoké hodnoty λ jsou typické pro vodiče tepla (např. kovy), zatímco nízké hodnoty mají izolanty (např. pěnové plasty).
• Tepelný odpor (R): Vyjadřuje odpor proti prostupu tepla přes určitou vrstvu materiálu. K vyjádření tepelněizolačních vlastností konkrétní tepelněizolační desky s nějakou tloušťkou (nebo stěny složené z více vrstev, dveří nebo oken) se používá veličina tepelného odporu R - čím je panel hrubší, tím je tepelný odpor vyšší a tím lepší tepelněizolační vlastnosti má.
• Součinitel prostupu tepla (U): Vyjadřuje, kolik tepla projde konstrukcí o určité ploše při rozdílu teplot o 1 kelvin mezi vnitřním a vnějším prostředím. Tato hodnota nám určuje celkovou výměnu tepla mezi prostory oddělenými od sebe určitou stavební konstrukcí. Čím je hodnota menší, tím lepší jsou tepelně izolační vlastnosti konstrukce. Označuje se velkým písmenem „U“ a jednotku má watt na metr čtvereční krát kelvin [W/m2K].

V praxi jsou všechny tyto veličiny propojené.

Součinitel difuzního odporu (μ) a ekvivalentní difuzní tloušťka (sd)

Tepelněizolační materiály jsou charakterizovány ještě jednou důležitou veličinou - difúzním odporem μ, který vyjadřuje schopnost vodních par projít materiálem a který je třeba brát v úvahu při návrhu složení konstrukce stěny, střechy nebo stropu. Čím vyšší faktor difúzního odporu, tím vyšší odpor pro propustnost vodních par. Je žádoucí, aby faktor difúzního odporu vrstev zateplovacího systému směrem od interiéru nevrůstal, jelikož tím dochází k akumulaci vodních par ve skladbě stěny.

Schopnost materiálu propouštět vodní páru difúzí se nazývá faktor difúzního odporu a je bezrozměrná veličina označovaná μ (mí). Tato veličina poukazuje na schopnost daného materiálu propouštět vodní páry. Této vlastnosti říkáme, že materiál dýchá. A čím menší je tato hodnota, tím snáze může k difúzi docházet. Vodní pára postupuje difúzí z vnitřku domu ven a stavební konstrukce jí to umožňuje tím víc, čím je vyšší její součinitel difúze vodní páry.

Základním a jediným objektivním parametrem pro porovnání různých materiálů z hlediska schopnosti zabránit difúzi vodní páry je hodnota jejich ekvivalentní difúzní tloušťky sd; její velikost je dána součinem hodnoty faktoru difúzního odporu μ a vlastní tloušťky daného materiálu. Ekvivalentní difúzní tloušťka sd je definována jako tloušťka nehybné vrstvy vzduchu mající stejný difúzní odpor, jako bezpředmětná vrstva materiálu. Základním kritériem pro splnění myšlenky pro difúzně otevřený systém je vytvoření vhodného pořadí jednotlivých vrstev ve skladbách obvodových plášťů. Jednoduše vnitřní vrstvy musí mít větší difúzní odpor než vrstvy vnější. Množství vlhkosti vstupující do pláště tak je částečně redukováno a ta vlhkost, která se do konstrukce dostane, může skrze vrstvy s menším difúzním odporem snáze odejít do exteriéru.

Doplňkové veličiny

Měrná tepelná kapacita (c)

Udává nám množství tepla, potřebného k ohřátí 1kg látky o 1 stupeň teploty v Kelvinech nebo stupních Celsia. Pro tuto veličinu slouží malé písmeno „c“ a jednotka joul na kilogram krát Kelvin [J/kgK]. Objemová hmotnost a měrná kapacita materiálu mají tedy největší podíl na schopnosti akumulace tepelné izolace.

Čtěte také: Inovativní zateplení historických budov

Objemová hmotnost

Jedná se v podstatě o průměrnou hustotu konstrukce ze sypkého nebo pórovitého materiálu. Poměr hmotnosti ku objemu materiálu se všemi póry a dutinami. Objemová hmotnost izolačního materiálu je ovlivněna hustotou struktury dané izolace. Objemová hmotnost je měřena v jednotkách kg/m3. Větší objemová hmotnost izolačního materiálu tedy přináší jeho lepší vlastnosti jako izolace.

Rosný bod

Tato veličina udává maximální nasycení vzduchu parami. Jestliže teplota klesne pod tento bod, začnou páry kondenzovat. Pro různé vlhkosti vzduchu je odlišná teplota rosného bodu.

Fázový posun

Fázový posun je doba, za kterou se změna teploty na vnějším povrchu konstrukce projeví na straně interiéru. Jedná se o vlastnost konstrukce, která zpomaluje vliv působení extrémních teplot vyvolaných slunečním zářením.

Typy tepelné izolace

Základním hlediskem pro rozdělování tepelných izolací je vstupní materiál. Zásadně ovlivňuje výslednou hodnotu součinitele prostupu tepla a další parametry (paropropustnost, voděodolnost aj.). Obvykle izolace rozdělujeme na minerální, syntetické a přírodní. Konkrétní typ výrobku tepelné izolace volte podle způsobu zpracování a umístění. Nejčastěji narazíte na izolanty ve formě desek, rohoží nebo volného násypu. S deskami se vám bude dobře manipulovat a oceníte i jejich větší pevnost v tlaku. Rohože jsou pak kompaktnější, a tak vám umožní snazší izolaci prostorů nepravidelného tvaru. Volně sypané izolanty pak můžete použít při zateplení spodních vrstev podlah.

Minerální izolace

Minerální tepelná izolace není organická, a tak příliš nepodléhá napadání hub, plísní a parazitů. Vyniká nehořlavostí a zpravidla i dobrou propustností par. Obvykle je také hydrofobní. Patří mezi nejpoužívanější izolační materiály vůbec.

Čtěte také: Jak souvisí součinitel tepelné vodivosti (λ) s kvalitou izolace Isover?

• Minerální vlny (skelná a kamenná vlna): Vyrábí se z minerálních vláken v podobě skelné vlny nebo čedičové vaty. Oba typy mají velmi podobné vlastnosti, rozdíl spočívá zejména ve výrobní technologii. Skelné vaty se produkují z recyklovaného borosilikátového skla, ty čedičové pak z čediče a dalších hornin (žuly, vápence, dolomitu). Všechny materiály aplikované foukanou technologií jsou nehořlavé a odolávají vysokým teplotám.
  • Kamenná vlna: Materiál vyrobený roztavením horniny (čediče) na vlákna a slisováním těchto vláken za přidání pojiva. Objemová hmotnost pro foukanou technologii se pohybuje od 30 do 60 kg/m³ dle konstrukce izolovaného prostoru. Má velmi malý difuzní odpor a tím vysokou paropropustnost. Snáší velmi vysoké teploty až 1100° C, při kterých se taví. Jeho odolnost vůči ohni je klasifikována nejvyšší třídou A1.
  • Skelná vata: Základem pro výrobu minerální skelné vaty je křemen a sklotvorné příměsi. Technologie výroby je velmi podobná jako u kamenné vlny. Objemové hmotnosti pro foukanou technologii jsou od 25 - 50 kg/m³. Má také velmi vysokou paropropustnost a odolnost vůči ohni v třídě A1.
• Pěnové sklo: Moderní typ tepelné izolace, u kterého oceníte vysokou odolnost v tlaku. Na pěnové sklo narazíte v podobě drtě nebo izolačních desek. Mají porézní strukturu, a tak dokážou dobře pohlcovat vlhkost a současně ji odpařovat.
• Pěnové minerální desky: Vyrábí se z různých plniv minerálního původu a zpravidla obsahují také vlákna celulózy. Pěnové minerální desky mají podobné vlastnosti jako desky vápenosilikátové. Vstupními surovinami pro výrobu jsou vápno, písek, voda a zpěňovadlo. Materiály jsou velmi odolné proti napadení plísněmi. Desky jsou křehké a při neopatrné manipulaci se mohou lámat.
• Expandované jílové břidlice: Vulkanické materiály se zahřejí na vysokou teplotu a zvětší při tom svůj objem.

Syntetická izolace

Tepelná izolace ze syntetických materiálů je vyhledávaná pro skvělé tepelněizolační vlastnosti a cenovou dostupnost.

• Polystyren (EPS a XPS): Nejvyužívanějším druhem syntetického izolačního materiálu je bezpochyby polystyren. Podle technologie výroby jej rozdělujeme na pěnový (EPS) a extrudovaný (XPS). Vynikají skvělými hodnotami součinitele tepelné vodivosti, musí však být chráněny před UV zářením, které způsobuje degradaci materiálu.
• PUR a PIR pěny: PUR a PIR pěny mají jemnou strukturu pórů. Tyto pěny jsou vhodné pro technologii stříkané izolace, dostupné jsou však i v podobě desek. Patří mezi moderní izolační materiály, které vynikají nízkou hmotností, snadnou montáží a dobrými tepelněizolačními vlastnostmi.
• Fenolická pěna: Deska z fenolické pěny o síle 100 mm má podobné parametry jako deska z polystyrenu o síle 180 mm. Je tak vhodnou alternativou pro zateplení do míst s omezeným výplňovým prostorem.

Přírodní izolace

Izolaci pro zateplení podlahy, půdy a dalších stavebních konstrukcí vyřešíte také použitím izolace z přírodních materiálů. Izolační materiály čistě přírodního původu jsou hypoalergenní a šetrné k životnímu prostředí. Přesto musí obsahovat speciální látky, které materiály ochrání před škůdci, plísněmi či houbami a minimalizují hořlavost.

• Izolace na bázi dřeva a papíru: Poměrně obsáhlou skupinu tvoří tepelné izolace na bázi dřeva a papíru, které však často obsahují i další přísady minerálního či syntetického charakteru.
  • Dřevovláknité a dřevocementové izolace: Spadají sem především dřevovláknité a dřevocementové izolace. Vzhledem k velké objemové hmotnosti mají dobrou schopnost tepelné akumulace. Používají se zejména jako vnější izolace, případně izolace ze strany interiéru, a důležitou roli hrají při zateplování dřevostaveb. Jsou také alternativou k sádrokartonu pro zhotovení vnitřních příček. Dřevocementové desky se pak používají jako izolant do sendvičových příček.
  • Izolanty na bázi papíru a celulózy: Izolanty na bázi papíru a celulózy se nejčastěji využívají pro technologii foukané izolace. Protože je vstupním materiálem recyklovaný papír, je výroba ekologická. Z papíru se dále vyrábí vlnité desky či voštinové desky.
    • Celulózová izolace: Materiálem je vytříděný novinový papír, který se rozdrtí v drticím stroji a poté se semele v tzv. mlýnu s vířivým proudem, který rozmělní papír na vlákna. Celulózová vlákna jsou impregnována boritou solí (jiné přidávané látky závysí na technologii výroby) z důvodu ochrany proti požáru, plísni, hmyzu nebo napadení škůdcem. Má malý difuzní odpor a voda v něm kapilárně vzlíná. Objemová hmotnost 30kg - 60kg/m³. Součinitel tepelné vodivosti lambda je v rozmezí 0,038 - 0,045W/(m/K) v závislosti na objemové hmotnosti. Složky, které zabraňují hoření, obsahují vodu, jež je uvolňována při zvýšení teploty.
• Ovčí vlna: Pro zateplení stavebních konstrukcí můžete použít například izolaci z ovčí vlny. Používá se jako výplň a při adekvátní technologické úpravě se hodí i pro izolaci střešních plášťů či plovoucích podlah. Nevýhodou je vyšší cena a zvýšené riziko požáru.

Parozábrana a parobrzda

Parozábrana je fólie ve stěnách dřevostavby, která omezuje pronikání vodní páry z venkovního vzduchu. Jedná se zde o důmyslně řešené brzdění propustnosti vodních par obsažených ve vzduchu skrze tuto fólii do konstrukce, která je vyplněna tepelnou izolací. Vnitřní parozábrana je zapotřebí, aby neunikal teplý vlhký vzduch a aby nezkondenzoval v izolační vrstvě. Tato vrstva musí být absolutně těsná. Fólie vyskytující se na trhu výrobci označují jako parobrzdné fólie. Při udání hodnoty Sd větší než 150 m, si můžete být jisti jejich vhodností pro parotěsnou zábranu. Skutečná parotěsnost určité stavební vrstvy se označuje jako difúzní odpor. K jeho stanovení postačí tloušťka vrstvy a součinitel difúze vodní páry materiálu.

Parobrzda tedy nezamezí průchodu vodních par do konstrukce, ale řízeně je propouští do konstrukce do vrstvy ležící za touto netěsností, např. do tepelné izolace. Navrhne-li vám projektant parobrzdu do konstrukce stěny nebo střechy, je nutné, aby za touto fólií byla v konstrukci další vrstva směrem ven do exteriéru s větší difúzní otevřeností, nežli je parobrzda. Musí tedy být zajištěn odchod vodních par do exteriéru. Typická parobrzda je navoskovaný papír. Rozdíl mezi parobrzdou a parozábranou lze vyjádřit stručně: propouští „něco“, nebo nepropouští „nic“.

Energetické standardy staveb

• Nízkoenergetický dům: Roční spotřeba tepla energetického domu je do 50 kWh/m².
• Pasivní dům: Roční spotřeba tepla pasivního domu je do 15 kWh/m² obytné plochy. Zatímco současné novostavby spotřebují 80-140 kilowatthodin na metr čtvereční vytápěné plochy, pasivnímu domu stačí 5-9x méně. Jeho tepelná ztráta je tak nízká, že nepotřebuje běžný systém vytápění. Návrhy pasivních domů počítají s teplem ze slunce (příjem tepla z jižní prosklené strany), lidí i elektrických spotřebičů. Například na vytápění místnosti o velikosti 20m² stačí dvěstě wattů, přičemž výkon stolního počítače je 250 wattů a člověka, který u něj sedí, 80 wattů. U tohoto typu stavby je nutná tzv. rekuperace (nucené větrání).
• Nulový dům: Nulový dům se blíží spotřebou tepla pro vytápění nule, konkrétně je menší než 5,0 kWh na metr čtvereční plochy za rok. Je tedy ještě méně náročný než nízkoenergetický a pasivní dům. K tomu, aby bylo dosaženo těchto minimálních hodnot, je třeba mít vhodné klimatické podmínky, důležitá je orientace ke světovým stranám a tvar domu. Součástí domu jsou moderní technologie - například solární i fotovoltaické panely, které přeměňují sluneční energii v elektrickou.

Pro pasivní domy i pro nulové domy se nejčastěji využívají moderní tepelné izolace.

Rekuperace

Rekuperace je systém nuceného větrání. V domě je instalován tepelný výměník, přes který z místnosti odchází odpadní vzduch, ten je teplý, ohřívá nainstalovanou jednotku a s přívodním vzduchem se nemísí. Přicházející vzduch je tak nejen čistý, ale i ohřátý na příjemnou teplotu.

Tabulka porovnání izolačních materiálů

tags: #soucinitel #difuzni #vodivosti #tepelne #izolace #definice

Oblíbené příspěvky:

• firmy specializující se na pokládku dlažby
• Jak vybrat nátěr s vysokou bělostí
• Tipy a triky pro snadné zapálení briket
• všestranné zahradní obrubníky
• Kaštanové dřevo a jeho schnutí