Díky dotačnímu programu Nová zelená úsporám, který se v létě rozběhne, má smysl začít uvažovat o zateplení rodinného domu. V sérii článků se proto chceme více věnovat izolačních materiálům. Začínáme s pěnovými plastovými izolacemi.
Evropská unie má velkolepé plány ohledně snižování spotřeby energie v budovách. Obytné domy skrývají značný potenciál úspor energie a s tím souvisících emisí CO2. Obvykle se udává, že spotřeba energie v obytných domech tvoří téměř 40 % celkové spotřeby energie v rámci EU, a je proto jedním z hlavních zdrojů emisí.
Spotřeba energie může být výrazně snížena řadou relativně jednoduchých opatření. Nejúčinnějším z nich je zateplení obálky (stěny, stropy, podlahy a okna) existujících budov. Nové domy je pak vhodné stavět v pasivním standardu. To přináší až 80% úspory energie oproti stavbě podle požadovaných hodnot platné normy.
ReklamaVýběr izolačního materiálu není jednoduchý
K zateplování budov ovšem potřebujeme vhodné tepelně-izolační materiály, vyzkoušené technologické postupy, projektanty s odpovídajícími znalostmi a nakonec i firmy, které umí tu práci kvalitně provést. Materiálů pro tepelné izolace je na trhu mnoho, v tom problém není. Obtížnější je ovšem vybrat takový materiál a technologický postup, který splní vaše požadavky a při tom bude optimální i z hlediska ekonomického a zaručí dobrou návratnost investice. Pro kvalifikovaný výběr je třeba mít určité znalosti o možnostech a limitacích jednotlivých tepelně-izolačních materiálů. Proto se nyní pokusíme shromáždit reprezentativní vzorek v současnosti dostupných materiálů pro tepelné izolace. Tento článek navazuje na tematicky podobný text o tepelných izolacích z roku 2010, který rozšiřuje o aktuální na trhu nabízené produkty.
Izolace na Nazeleno.cz: |
|
Důležité vlastnosti tepelně izolačních materiálů
Význam jednotlivých fyzikálně chemických vlastností tepelně izolačních materiálů záleží na aplikaci – na jejich použití, na způsobu, jak jsou ve stavbě zabudované apod. Obvykle nás ale zajímají následující vlastnosti:
- Součinitel tepelné vodivosti: značí se řeckým písmenem lambda a charakterizuje izolační schopnost materiálu (jedná se o množství tepla, které musí za jednotku času projít určitým materiálem při daném teplotním spádu). Jeho hodnoty se pohybuje se v širokém rozmezí od zhruba 0,004 W/(m.K) u vakuových izolací s aerogelem po 0,08 W/(m.K) u velmi pevných materiálů určených pro přerušení tepelných mostů. Samozřejmě platí, že čím je menší hodnota součinitele, tím lépe materiál izoluje.
- Pevnost v tlaku: má význam především u izolací pro podlahy a střechy; zpravidla se udává v MPa
- Difúzní odpor – je významný zejména pro posouzení možnosti kondenzace vlhkosti v tepelné izolaci. U konstrukcí složených z více vrstev je výhodné, aby vnitřní vrstva měla vysoký difúzní odpor a u dalších vrstev směrem ven by měl klesat. Často se namísto difúzního odporu používá bezrozměrná veličina zvaná faktor difúzního odporu, která udává kolikrát lépe propouští vodní páru nehybná vrstva vzduchu, než stejná tloušťka daného materiálu.
- Hořlavost a požární odolnost
- Neprůzvučnost tj. schopnost tlumit přenos zvuku skrz konstrukci
- Odolnost vůči působení nepříznivých vlivů (vlhkost, zvýšená teplota ultrafialové záření, hmyz, hlodavci, ptáci apod.
- Tvarová stálost
- Snadnost zpracování a zabudování
- Ekologické vlastnosti tj. rizika pro zdraví lidí, vliv na životní prostředí, množství zabudované („šedé“) energie a možnost recyklace po skončení životnosti.
- Cena, respektive poměr užitné hodnoty k ceně
Typy tepelně izolačních materiálů
Podle své struktury a chemické povahy se zpravidla se rozdělují takto:
- Pěnové materiály z plastů
- Pěnové materiály anorganické
- Anorganické (minerální) vláknité materiály
- Organické (rostlinné) materiály
- Reflexní izolace
- Nanoporézní izolační materiály (aerogely)
- Vakuové izolace
Přehled tepelně izolačních materiálů – plastové materiály s pěnovou strukturou
Pěnový polystyren
Pravděpodobně nejpoužívanější materiál je pěnový polystyren. Jeho vlastnosti závisí na způsobu výroby, na trhu je nepřeberné množství různých výrobků. Takzvaný expandovaný pěnový polystyren se vyrábí z předpěněných kuliček o průměru několika milimetrů, které se dopění do konečného tvaru ve formách. Díky tomu má částečně otevřenou strukturu (mezi jednotlivými kuličkami zůstávají mezery), a je proto částečně nasákavý.
Nasáknutím 10 % vody poklesne tepelně izolační schopnost pěnového polystyrenu skoro o třetinu. Nejčastější použití je na izolace fasád. V poslední době se vlastnosti polystyrenu vylepšují přidáním speciálně upraveného grafitu, který dokáže snížit radiační přenos tepla uvnitř bublinek, což zlepší jeho tepelně izolační schopnost zhruba o 20 % . RNDr. Jiří Hejhálek, který se vlastnostmi tohoto materiálu zabýval, uvádí, že „za běžných stavebních podmínek je prostup tepla pěnovou tepelnou izolací typu expandovaný polystyren realizován z 30 až 40 procent sáláním„. Tento druh polystyrenu má šedou barvu, proto se nazývá „šedý polystyrén“. Polystyrén se dodává i ve formě kuliček, které se používají k zafoukání (sypání) do dutin nebo zasypávání podlah či stropů.
Pěnový polystyren se dodává také ve formě kuliček pro sypání a foukání izolací. (Foto: autor)
Další typ je takzvaný extrudovaný polystyren. U něj k napěnění dojde až při vytlačování profilu. Má uzavřenou strukturu bublinek (pórů) a je prakticky nenasákavý a poměrně pevný. Používá se proto převážně pro izolace základů nebo podlah či takzvaných „obrácených střech“. Rozdíl ve struktuře expandovaného a extrudovaného polystyrenu je vidět na následujícím obrázku. V expandovaném polystyrenu jsou vidět jednotlivé kuličky, z nichž byl vyroben, i zbylé mezery mezi nimi. Naproti tomu extrudovaný polystyren má relativně homogenní strukturu.
Srovnání struktury extrudovaného (vlevo) a pěnového polystyrenu. (Foto: autor)
Pod názvem Compacfoam se prodává velmi pevný druh pěnového polystyrenu, který se používá pro odstranění tepelných mostů v místech, kde je požadována velká pevnost. Při hustotě 400 kg/m3 má dvojnásobnou pevnost v tlaku než dřevo a přitom jeho tepelná vodivost je přibližně poloviční.
Nevýhodou všech druhů pěnového polystyrenu je, že tento materiál dlouhodobě nesnáší teploty nad přibližně 80 °C (krátkodobě snese až 100 °C), organická rozpouštědla jej rozpouští a je hořlavý (stupeň hořlavosti C3). Přidávají se do něj proto retardéry hoření takže je samozhášivý (stupeň C1). Při požáru přispívá k celkové požární zátěži, při jeho hoření se uvolňují zdraví škodlivé látky a vzniká značné množství sazí.
Pěnový polyuretan (PUR)
Vyrábí se kondenzační reakcí mezi izokyanátem a vhodným polyolem (alkohol s více než 2 OH skupinami). Podle použité technologie se dá vyrobit celá řada různé druhů pěn. Pro tepelné izolace se nejčastěji používají tvrdé polyuretanové pěny s uzavřenými póry. Mají zpravidla znatelně nižší součinitel tepelné vodivosti než pěnový polystyren (obvykle mezi 0,023 až 0,030 W/(mK)).
Izolace z tvrdé polyuretanové pěny. (Foto. autor)
Dobré izolační vlastnosti mají i měkké pěny s otevřenými póry (molitan). K napěnění dochází buď díky plynu (CO2) uvolněnému při reakci nebo přidáním vhodných nadouvadel. Následující video ukazuje přípravu tvrdé polyuretanové pěny:
Existují i pěny, které se vyrábějí přímo na místě stříkáním směsi obou složek a jsou vhodné např. pro izolaci plochých střech. Výhodou je, že tímto způsobem je možné izolovat prakticky jakýkoliv povrch (třeba střechu z vlnitého plechu). Stříkané pěny lze použít i jako „in situ“ vytvořené izolace mezi trámy při budování podkroví. Některé stříkané pěny mají otevřenou strukturu pórů a velmi dobrou schopnost pronikat i do malých mezer.
Izolace ploché střechy stříkáním PUR pěny
Izolace krovu stříkáním PUR pěny
Vzhledem k tomu, že těchto pěn je na trhu mnoho druhů, dají se aplikovat různými způsoby a jejich výsledné vlastnosti závisí právě i na způsobu aplikace, je v nabídkách firem trochu zmatek a některá tvrzení uváděná v prospektech je třeba brát s rezervou. Důrazně proto doporučuji poradit se v případě pochybností s odborníkem (například využít některé ze středisek EKIS.
Polyisokyanurátová pěna (PIR)
Jde o podobný materiál jako polyuretanová pěna, jeho některé vlastnosti jsou ale výrazně lepší. Je to především nízká objemová hmotnost při vysoké izolační schopnosti. Na rozdíl od PUR pěny je pevnější a má uzavřenou strukturu a velmi malé buňky a je tudíž nenavlhavá (po měsíci ponoření do vody nabere jen necelá 2 % vlhkosti). Má také lepší požární vlastnosti (třída hořlavosti B2 – nesnadno hořlavé materiály) a hlavně při hoření uhelnatí a neodkapávají kapky hořícího roztaveného materiálu. Pokud ovšem jde o plyny uvolňované při požáru, tak v tom jsou PUR i PIR pěny patrně horší než polystyren. Při vysokých teplotách totiž vzniká kromě uhlovodíků a oxidu uhelnatého i vysoce toxický kyanovodík a řada dalších vesměs dosti nepříjemných látek (acetonitril, akrylonitril, pyridin).
Polyisokyanurátová pěna má dobré fyzikální vlastnosti – výborně izoluje a má nízkou nasákavost. Při hoření však uvolňuje jedovaté plyny- (Foto autor)
Fenolická pěna
Desky z fenolické pěny mají skoro 2x lepší izolační vlastnosti než klasický bílý polystyrén. Například firma Baumit udává, že u desek XS 022 při tloušťce nad 5 cm dosahuje součinitel lambda hodnoty 0,021 W/m.K, což je už velmi blízké tepelné vodivosti nehybného vzduchu. Cena je ovšem podstatně vyšší než dvojnásobek ceny bílého PS.
V dalším pokračování článku si ukážeme také přírodní a anorganické izolační materiály.
