Tepelná izolace a propustnost vlhkosti: Klíč k udržitelné a zdravé budově

V dnešní době se klade co největší důraz na zateplení a celkovou energetickou náročnost budov bez rozdílu toho, jestli se jedná o navrhování novostaveb nebo provádění rekonstrukcí. Cílem je minimalizovat náklady na energie a zároveň chránit životní prostředí. Chceme dosáhnout tepelné pohody v interiéru a co nejnižších energetických ztrát. V souvislosti s tímto trendem rostou tepelně technické požadavky na jednotlivé konstrukce domů. Je všeobecně známo, že tepelněizolační vlastnost se s vlhkostí materiálu zhoršuje. Výrobci tepelněizolačních materiálů se snaží v rámci konkurenčního boje dosáhnout co nejlepších parametrů u svých výrobků. Následně uvádějí deklarované hodnoty součinitelů tepelné vodivosti stanovené na základě určitých postupů v normách. Nicméně, v praxi působí na materiály z různých zdrojů vlhkost, která může tepelněizolační schopnost materiálů zhoršovat.

Vliv vlhkosti na tepelněizolační vlastnosti

Je známo, že tepelné izolace plní svoji funkci pouze tehdy, jsou-li suché. Jejich podstatou je totiž uzavření vzduchu do malých prostorů, které nedovolují jeho pohybu. Důvodem je skutečnost, že tepelná vodivost vody je 25x větší než tepelná vodivost suchého nehybného vzduchu. Mnohé odborné články uvádějí, že vlhkost, která zaujímá 1% objemu izolace, způsobuje zvýšení tepelné vodivosti o 4 až 6 %. Případné dlouhodobé vystavení materiálu vlhkosti, například zatopení zařízení povodňovou vodou, ovšem přináší ztrátu izolační účinnosti spolu s dalšími nežádoucími jevy. Pro zachování suchého stavu izolace jsou kvalitní výrobky opatřeny hydrofobizací. Pokud se během montáže izolace dostane materiál do kontaktu např. s vodou, materiál poté "slehne" a ani po případném oschnutí se mu nevrátí původní struktura.

Problémy spojené s vlhkostí v izolaci

V rámci stavby může být kondenzace výsledkem konvekce teplého vzduchu nebo difúze vodní páry. V každé užívané místnosti budovy je produkováno množství vodní páry - a to lidmi, rostlinami, zbytkovou vlhkostí v budově, výrobními procesy nebo činnostmi v kuchyních nebo koupelnách, abychom jmenovali alespoň některé zdroje. Problémy související s vlhkostí způsobené prouděním nastávají tehdy, když je teplý, vlhký vnitřní vzduch schopen proniknout do tepelné izolace z důvodu poškození, degradace nebo absence dokonalé parotěsné zábrany. Pára prostupuje spolu se vzduchem a kondenzuje, jakmile se v izolaci ochladí na teplotu rosného bodu. To má za následek hromadění kapalné vlhkosti. Již sebemenší netěsnosti v parobrzdné izolační vrstvě, ať již vadnými lepenými spoji přesahů pásoviny, nebo napojeními na konstrukce, mají dalekosáhlé následky. Takováto vadná místa mají stejný účinek, jako například spára mezi okenním rámem a zdivem. Takovouto spáru by nikdo nebyl ochoten tolerovat. Spáry v neprodyšné izolační vrstvě vedou k tomu, že na základě rozdílu teploty a tlaku dochází k proudění vzduchu zvenčí dovnitř a tím dochází k vysoké výměně vzduchu.

Netěsnosti způsobují odpovídající měrou vyšší náklady na vytápění, které vedou k nižší rentabilitě tepelné izolace pro stavebníka. Navíc dochází k vyšším emisím CO2, než by docházelo při vytápění neprodyšně zaizolovaného objektu. Dle studie Institutu stavební fyziky ve Stuttgartu se hodnota U tepelně izolační konstrukce zhoršuje o faktor 4,8. Přeneseno do reality to znamená, že dům o obytné ploše 80 m², u něhož existují netěsnosti v neprodyšné izolační vrstvě, potřebuje k vytápění tak velké množství energie, jako neprodyšně zaizolovaný dům o obytné ploše 400 m². Nekontrolované emise CO2 podporují vznik skleníkového efektu, což se projevuje například rostoucím množstvím přírodních katastrof. Proto by snížení emise CO2 mělo být naším cílem a to nejen zřeknutím se nevhodných technologií, ale i aplikací inteligentních řešení, kterým pomáháme životnímu prostředí.

V průběhu topného období by měla vlhkost vzduchu v obytných místnostech činit příjemných 40-60%. Často pozorovaný fenomén suchého vzduchu v interiéru během zimních měsíců vzniká tím, že chladný vzduch zvenku vniká spárami do domu. Ohřeje-li se chladný vzduch vytápěním, snižuje se objem jeho relativní vlhkosti. Proto jsou v zimě domy se špatnou neprodyšností více náchylné k suchému vzduchu v interiéru, jehož vlhkost se i pomocí zvlhčovačů vzduchu téměř nedá zvýšit. Příklad: 10 °C chladný vzduch může při 80% relativní vlhkosti vzduchu pojmout maximálně 1,7 g/m3 vlhkosti (normová hodnota venkovního zimního klimatu dle DIN 4108-3).

Čtěte také: Produkty Isover pro zateplení

Závažné korozní problémy mohou v průmyslových aplikacích způsobit také chemické znečištění kondenzátu, a to jak pro uhlíkovou, tak pro nerezovou ocel. Díky místnímu znečištění nebo dokonce i vyluhování některých izolačních materiálů mohou vznikat kyseliny. Stejně tak mohou být z izolačních materiálů uvolňovány nebo v nich akumulovány chloridy. Potrubí bude rezavět a prosakovat, což bude mít ekonomické a bezpečnostní důsledky. V konečném důsledku se jedná o výrazný ekologický dopad na naši planetu. V budovách, ve kterých je obsah (a tím i tlak) vodní páry dlouhodobě extrémně vysoký (např. bazény a wellness centra) - ale také v provozech s velmi vysokou vlhkostí, jako jsou profesionální kuchyně, prádelny, vinné sklepy a ropný, chemický, papírenský či potravinářský průmysl, musí být u tepelných izolací jejich vzduchotěsnost a odolnost proti difúzi par velmi vysoká. Proto není snadné budovy s vysokou relativní vlhkostí správně izolovat. Klasické paropropustné tepelné izolace nebudou schopny dlouhodobě plnit předem stanovená očekávání a požadavky pro aplikace tohoto typu.

Experimentální zkoumání vlivu vlhkosti na tepelnou vodivost izolací

Na tepelnou izolaci působí během její životnosti mnoho faktorů, kterými se do materiálu může vlhkost dostat. Tato skutečnost byla hlavní motivací pro zpracování diplomové práce, jejíž výsledky z experimentální části jsou zde prezentovány. Bylo vybráno celkem 7 tepelněizolačních materiálů pro vnější kontaktní zateplovací systémy. Jedním z experimentů bylo zjišťování vlivu absorbované vlhkosti z vlhkého prostředí na tepelnou vodivost materiálu.

Přehled zkoumaných materiálů

• pěnový polystyren - Isover EPS 70F, tl. 100 mm
• pěnový polystyren s příměsí grafitu - Isover EPS Greywall Plus, tl. 100 mm
• minerální vlna s podélným vláknem k rovině desky - Isover TF Profi tl. 100 mm
• minerální vlna s kolmým vláknem k rovině desky - Isover NF 333 tl. 100 mm
• polyuretanové desky - TPD - PUR 30/40 tl. 100 mm
• fenolická pěna - Kingspan Kooltherm K5 tl. 80 mm
• pěnové sklo - Foamglas T4+ tl. 100 mm

Metodika experimentu

Pro tyto zkoušky byly připraveny tři vzorky od každého materiálu o rozměrech 100 × 100 mm a výšce odpovídající tloušťce konkrétní tepelné izolace. Nejprve byla měřením stanovena tepelná vodivost vysušených materiálů. Vzorky byly umísťovány do exsikátorů, kde byly ponechány v různě vlhkých prostředích nad roztoky solí do doby, než se ustálila jejich hmotnostní vlhkost. Následně se na materiálech stanovovala tepelná vodivost pomocí přístroje Isomet. Kromě vystavení jednotlivých materiálů prostředím s různou vlhkostí bylo provedeno také úplné ponoření vzorků do vody po dobu 7 dní.

Výsledky a závěry experimentu

Z experimentu nejlépe vyšel expandovaný polystyren, který si i přes výrazný obsah vlhkosti po ponoření vzorků do vody nejlépe zachoval svou tepelněizolační schopnost. K nejvýraznějšímu nárůstu naměřených hodnot tepelné vodivosti došlo v případě fenolické pěny a minerální vlny s podélným vláknem. Hodnotu součinitele tepelné vodivosti u nasycených vzorků minerální vlny s kolmými vlákny se nepodařilo přístrojem Isomet naměřit ani jednou z dostupných sond.

Z grafu je zřejmé, že polystyren a pěnové sklo si nejlépe zachovávají své tepelněizolační vlastnosti i při vysoké vlhkosti prostředí. Jedná se o materiály s uzavřenou a pro vodu nepropustnou vnitřní buněčnou strukturou, do které nepronikají vodní páry nebo pronikají jen v omezené míře. Naopak zejména u fenolické pěny dochází k výraznému nárůstu tepelné vodivosti při zvýšené vzdušné vlhkosti, což je důsledek její vysoké absorpce vodních par do vnitřní struktury materiálu. Vysoká absorpce vlhkosti a nasákavost oproti ostatním materiálům může být u fenolické pěny zapříčiněna existencí nanometrických pórů ve hmotě, obklopující větší póry.

Čtěte také: klíč k úsporným stavbám

Z hodnot lze také vyvodit, že u materiálů, které přišly do kontaktu s vodou, nedochází po jejich vysušení k výraznému či vůbec žádnému zhoršení tepelněizolačních vlastností. Tepelná vodivost po vysušení nabývá téměř původních nebo zcela stejných hodnot jako před namočením. Lze tedy konstatovat, že zkoušené tepelné izolace si zachovávají v suchém stavu své tepelněizolační vlastnosti i přesto, že projdou fází plného nasycení vodou. Předpokladem je však zachování struktury materiálu, která může být například mechanicky poškozena. Zároveň je nutné vzít v úvahu, že v praxi k úplnému vysušení materiálu většinou nedojde, jelikož zajištění podmínek pro úplné vysušení je v praxi téměř nemožné.

Vzdušná vlhkost má zásadní vliv na izolační funkci v případě tepelné izolace z fenolické pěny a minerální vlny, méně výrazný vliv byl zjištěn u polyuretanových desek a pěnového polystyrenu.

Poznámka: λ značí součinitel tepelné vodivosti. Konkrétní číselné hodnoty nebyly v původním textu uvedeny, tabulka slouží pro ilustraci sledovaných stavů.

Typy izolačních materiálů a jejich specifické vlastnosti

Pěnový polystyren

• Vyrábí se téměř výhradně ve formě desek různých tlouštěk cca od 20 do 200 mm.
• Existuje i varianta tzv. fasádní systémy.
• Pěnový polystyren se ukázal být výhodný z hlediska nízké nasákavosti, zároveň si nejlépe zachoval své tepelněizolační schopnosti při různých vlhkostech prostředí.
• Polystyren a pěnové sklo vykazují nejmenší rozdíly tepelné vodivosti mezi jednotlivými stavy materiálu.
• Jedná se o materiály s uzavřenou a pro vodu nepropustnou vnitřní buněčnou strukturou, do které nepronikají vodní páry nebo pronikají jen v omezené míře.

Minerální vlna

• Je rovněž celkem běžný materiál pro tepelné izolace.
• Pórovitou strukturu izolací z minerální vlny tvoří prostorově nahodilé uspořádání jednotlivých vláken. Jejich trvalou vzájemnou polohu zajišťuje organické pojivo.
• Minerální vlna byla potvrzena jako difúzně nejotevřenější materiál.
• Zároveň u ní byla zjištěna vyšší navlhavost a nasákavost, která je doprovázena zvýšenou tepelnou vodivostí izolace.
• Při částečném ponoření do vody byl znatelný vliv hydrofobizace vláken materiálu, jelikož nedocházelo k viditelnému vzlínání a nasakování materiálu nad úrovní hladiny vody.
• Při úplném ponoření do vody se výrazně projevil vliv orientace vláken minerální vlny, jelikož hmotnostní vlhkost při úplném nasycení vodou byla u minerální vlny s kolmou orientací vláken přibližně třikrát větší než u minerální vlny s podélnou orientací vláken.
• V případě měkkých a pružných izolací (např. minerální vlna) je nutné desky s určitou mírou předepnutí vložit do konstrukce tak, aby se dotlačovala a zajistila těsné připojení.
• Tím tužší a pevnější izolace, tím menší je riziko sedání.

Polyuretan

• U polyuretanu společně s fenolickou pěnou byla naměřena v suchém stavu nejnižší tepelná vodivost.
• Polyuretan má poměrně nízkou nasákavost, zejména pak při úplném ponoření.
• Podle provedeného měření si docela dobře zachovává tepelněizolační schopnost i při obsahu vlhkosti v materiálu.

Fenolická pěna

• Fenolická pěna je ze všech materiálů nejvíce náchylná na vzdušnou vlhkost, a dochází u ní k výraznému nežádoucímu zvýšení tepelné vodivosti.
• Tato skutečnost může být riziková zejména při zateplení některých detailů, kde snížení tepelněizolační schopnosti materiálu může vést k nízkým povrchovým teplotám v interiéru a následnému vzniku plísní vlivem kondenzace vodních par.

Pěnové sklo

• Pěnové sklo je ze zkoumaných materiálů difúzně nejuzavřenější, výrobce udává, že je vodním parám nepropustné.
• Ani vysoká vzdušná vlhkost tepelněizolační vlastnosti pěnového skla nezhoršila.
• Naměřená hmotnostní vlhkost po úplném ponoření materiálu do vody se dá přisuzovat pouze zaplnění otevřených pórů na povrchu materiálu.
• Pěnové sklo se vyznačuje velkou pevností v tlaku, což však platí pouze při jeho plošném zatížení. Při manipulaci se totiž ukázalo být velice křehké.
• Pěnové sklo FOAMGLAS® je zcela nepropustné pro vodní páru. Má hermeticky uzavřenou buněčnou strukturu ze skla, která zabraňuje pronikání vodní páry. Díky tomu, že k žádné difúzi (prostupu vodní páry) přes tento materiál nemůže dojít, nemůže tedy docházet ani k žádné kondenzaci uvnitř tohoto materiálu.
• Vzhledem k tomu, že pěnové sklo FOAMGLAS® je mírně alkalické, je minimalizována možnost urychlení koroze uhlíkové oceli. Izolace FOAMGLAS® byla testována a je vhodná pro použití s nerezovou ocelí. Izolace FOAMGLAS® je nevodivá a nenasákavá.

Celulóza

• Vynikající schopností odvádět vlhkost z vnitřních prostor disponuje celulóza.
• Jde o tepelnou izolaci vyráběnou z rozvlákněného dřevitého papíru.
• Právě celulóza si v sobě nese vynikající vlastnosti dřeva, díky kterým nemá vlhkost vliv na její životnost ani schopnost dobře izolovat.
• Stejně jako dřevo dovede i celulóza navázat přebytečnou vlhkost a uvolnit ji v nejvhodnější době. Vyrovná tak teplotní i vlhkostní extrémy prostředí.
• Celulóza vlastně funguje jako přírodní klimatizace. Pokud se totiž voda odpařuje, snižuje se okolní teplota.
• Vlhkost se právě za horkého počasí z celulózové izolace uvolňuje do interiéru.
• Celulózová vlákna fungují jako ze školy dobře známý piják (savý papír). Hovořit též můžeme o takzvaném pijákovém efektu. Nasákavost je prostě lepší než olejová hydrofobizace nebo neprodyšnost.
• Neprodyšnost totiž znamená vlhkost v konstrukci a je již jedno, zda jde o vlhkost vzdušnou a nebo vniklou kvůli poškození konstrukce. Tuto vlhkost prostě musíme z konstrukce vždy dostat ven.
• Jedině hygroskopický materiál si s vlhkostí dokáže bezpečně poradit i při větších tloušťkách izolace.
• Právě celulózová izolace Climatizer Plus® odvádí vlhkost a zaručí sucho, poradí si přitom i s vlhkostí ve stavebních konstrukcích.
• Vlhkost přijme a odevzdá v horkém létě do interiéru, v zimě a chladných měsících roku ji pro změnu vede do exteriéru. Brání tak kondenzaci a vlhkosti ve stavebních konstrukcích a na jejich površích.

Foukaná izolace

• Foukaná izolace nabízí jedno z nejlepších řešení, pokud jde o izolaci proti vlhkosti.
• Na rozdíl od některých tradičních izolačních materiálů je foukaná izolace navržena tak, aby odolávala pronikání vlhkosti. Tím vytváří efektivní bariéru mezi vnějším prostředím a interiérem.
• Ačkoli počáteční náklady na instalaci foukané izolace mohou být vyšší než u tradičních materiálů, v dlouhodobém horizontu se jedná o mnohem lepší investici.
• Foukaná izolace je ideální tam, kde je nutné eliminovat riziko sesedání, obtížně přístupná a kde jiná aplikace než foukání není možná.

Zdravé bydlení a správná volba izolace

Bez plísně se žije zdravě. Stejně jako se lidské tělo potí, se tvoří uvnitř domů vlhkost (osobní hygiena, praní, vaření, mokrý úklid a čištění, ale i jen naše dýchání) a tu je třeba z domu odvádět. Pokud vlhkost tvořící se uvnitř domu pořádně nevyvětráme a nebo neodvedeme jiným způsobem, hrozí vytvoření ideálních podmínek pro růst plísní. A právě plísně ohrožují v interiérech naše zdraví nejvíce. Plísně a bakterie, které se ve vlhkém prostředí rychle množí, mohou způsobovat alergie, dýchací potíže a další zdravotní problémy. Pokud pak někdo v domácnosti trpí alergií či astmatem, je pro něj takové prostředí o to škodlivější. Například astmatik nesmí přijít s plísní do styku vůbec.

Jednoduše řečeno, pokud dům nebo byt zabalíme do neprodyšné obálky, pravděpodobně nás ochrání před nepřízní počasí, ale příjemně se v něm cítit asi nebudeme. Proto je dobré pro rekonstrukci nebo stavbu nového domu či bytu pečlivě vybírat skladbu materiálů, která si s vlhkostí poradí. Důležitým klíčem k úspěchu je volba tepelné izolace, jenom to ale nestačí. Zásadní je celá skladba izolované stěny, střechy, podlahy a dalších konstrukčních prvků budov, které je třeba izolovat. A znova se můžeme vrátit na úvod článku, funguje to vlastně podobně jako vrstvení funkčního outdoorového oblečení. Jedině „zdravá přírodní izolace“ se dokáže s vlhkostí vyrovnat lépe než cokoliv jiného. A přitom samozřejmě také šetří naše peníze, což tak i tak od izolace očekáváme. Zdravá rodina je však velkou motivací se nad problémem zamyslet.

Čtěte také: Zvýšení tepelného komfortu v podkroví

tags: #tepelna #izolace #propousteni #vlhkosti

Oblíbené příspěvky:

• Řešení nefunkčnosti webu SIKO
• Tipy pro dokonalé natírání dřeva
• Pasivní dům s Ytong Lambda YQ 500 mm
• Podrobný návod kotvení SDK profilu
• Návod na lepení polystyrenových lišt