Tepelné izolace

Tepelné izolace

Obsah kapitoly

1. 4.1 Jaká izolace je vhodná
2. 4.2 Výhody kvalitního zateplení
3. 4.3 Tepelná izolace masivních staveb
   1. 4.3.1 Vnější zateplení
   2. 4.3.2 Vnitřní zateplení
   3. 4.3.3 Vnitřní zateplení
4. 4.4 Provedení izolační obálky
5. 4.5 Typy tepelných izolací
   1. 4.5.1 Expandovaný pěnový polystyren - EPS
   2. 4.5.2 Extrudovaný polystyren - XPS
   3. 4.5.3 Minerální vlna - MW
   4. 4.5.4 Pěnový polyuretan PUR
   5. 4.5.5 Pěnové sklo
   6. 4.5.6 Vakuová izolace
   7. 4.5.7 Celulóza
   8. 4.5.8 Sláma
   9. 4.5.9 Izolace z dřevitých vláken
   10. 4.5.10 Keramzit
   11. 4.5.11 Konopí
   12. 4.5.12 Len
   13. 4.5.13 Ovčí vlna
   14. 4.5.14 Korek
6. 4.6 Transparentní izolace
   1. 4.6.1 Trombeho stěna
   2. 4.6.2 Systém voštinových struktur (Honeycomb)
   3. 4.6.3 Agrogel
7. 4.7 Základní vlastnosti a použití jednotlivých druhů izolací
8. Testové otázky

K tomu, aby pasivní dům dosáhl požadovaných parametrů, je nezbytně nutné věnovat tepelným izolacím rozhodující pozornost. Jakýkoli kompromis v této oblasti znamená podstatné zhoršení tepelně izolačních vlastností celého objektu. Je zřejmé, že pasivní dům využívá převážnou část roku k vytápění jen pasivní sluneční zisky, zisky od osob, spotřebičů apod. Teplo je tedy pro pasivní dům velice vzácnou energií, kterou když už ji „zadarmo“ získáme, musíme úzkostlivě chránit. Největším podílem na ztrátě tepelné energie i při dobře navrženém a postaveném pasivním domě, bude mít tepelná ztráta prostupem konstrukcemi.

I když je tato hodnota pro pasivní domy vyčíslena na max. 0,15 W/m².K, je vhodné navrhovat tepelné izolace tak, aby tato hodnota byla ještě podstatně nižší. Na ceně tepelných izolací se totiž jejich tloušťka podílí jen malou částí. Největší část finančních prostředků stojí lepidla, kotvení, vnější část lepidel s perlinkou, vnější omítka a práce. Tyto uvedené náklady a činnosti musí být vynaloženy bez ohledu na to, zda izolují „desítkou“ nebo „čtyřicítkou“. Navíc silnější izolace „odpustí“ i drobné chyby v konstrukci (faktor tvaru, umístění …). Dalším plusem lepší a silnější tepelné izolace bude i celkově příznivější vnitřní klima, kdy stěny budou mít téměř totožnou teplotu, jako je teplota v místnosti, což vytváří komfortní pocit bez pocitu sálavého chladu ze špatně zaizolovaných stěn. Jedinou nevýhodou silnějších izolací je zesílení tloušťky stěny, což má za následek buď zvětšení půdorysné plochy domu, či zmenšení velikosti místností.

Zpět na začátek

4.1 Jaká izolace je vhodná

Na trhu se stavebním materiálem existuje v současnosti velmi rozsáhlá nabídka různě tepelně izolačních materiálů od různých výrobců. Při výběru pro nás nejvhodnější tepelné izolace, je třeba zohlednit několik základních hledisek, ze kterých budeme izolace posuzovat:

• hledisko účelu

Při posuzování tohoto hlediska vycházíme hlavně ze způsobů aplikace izolace do konkrétní budovy. Bude izolace tvořit kompaktní nosný celek, či pouze vyplňovat pouze otvory a dutiny stavby? Budeme na izolaci aplikovat ještě další prvky (omítku apod.) nebo ji pouze překryjeme záklopem? Bude izolace vystavena povětrnostním vlivům (slunce, voda…)? Bude izolace mechanicky namáhaná? Výběr té či oné izolace bude pak samozřejmě záviset na odpovědích na tyto uvedené otázky.

• hledisko tepelně izolačních vlastností

Každá tepelná izolace má při správném zabudování do objektu konkrétní tepelně izolační vlastnosti. Tyto vlastnosti jsou uváděny v tabulkách pro každou jednotlivou izolaci. Výběr té pro nás nejvýhodnější tepelné izolace pak bude záviset na tepelně izolačních požadavcích konkrétní části konstrukce domu, na rozměrech, tloušťce apod.

• ekologické hledisko

Bez ohledu na uvedené vlastnosti s sebou každá tepelná izolace nese ekologickou stopu. Velikost této stopy je daná velikostí primární energie „šedé energie“ spotřebované k získání suroviny, k výrobě, dopravě materiálu a v neposlední řadě k její následné likvidaci. Při výběru konkrétní tepelné izolace bychom samozřejmě měli dbát na to, aby uvedená ekologická stopa byla co nejmenší.

• finanční hledisko

I když by cena konkrétního typu izolace neměla být tím nejpodstatnějším kritériem, hraje samozřejmě při výběru velmi významnou roli. Zde je vhodné opravdu důsledně projít nabídku izolací nabízených naším trhem, protože někdy i stejná tepelná izolace, nabízená od různých výrobců a označovaná různým obchodním názvem, může mít velmi rozdílnou cenu.

Obr. 27: Zateplování tvrdými minerálními deskami

Zpět na začátek

4.2 Výhody kvalitního zateplení:

• snížení tepelných ztrát;
• snížení rizika plísně zvýšením vnitřní povrchové teploty;
• menší namáhání nosné konstrukce atmosférickými vlivy;
• odstranění typických tepelných mostů – sekání cihel, dozdívání jiným zdivem, přechod zdiva na základ;
• nižší kondenzace vody v konstrukci;
• snižuje přehřívání budovy v letním období.
• redukce tloušťky nosného systému (zejména u zděných staveb).

Zpět na začátek

4.3 Tepelná izolace masivních staveb

Tepelná izolace masivních staveb se nejčastěji provádí vnějším nebo vnitřním zateplením. Tyto jednotlivé typy zateplení budou v následujících kapitolách podrobně popsány.

Zpět na začátek

4.3.1 Vnější zateplení

Vnější zateplovací systémy jsou nejčastějším způsobem tepelné izolace objektů. Jejich největší výhodou je celistvost tepelně-izolační vrstvy. Při použití masivních stěn s vysokou akumulační schopností lze také dosáhnout vynikajících parametrů tepelné setrvačnosti vnitřního prostoru. Zateplení z vnější strany se provádí buď formou provětrávaných zateplovacích systémů, nebo se používají takzvané kontaktní zateplovací

Kontaktní zateplovací systémy tvoří jednolitý celek jednotlivých vrstev systému. Tepelná izolace slouží v tomto případě jako nosný prvek povrchových vrstev.

Povrch fasády tvoří většinou omítka, v ojedinělých případech lepený obklad. Tento systém je v současnosti masivně využíván zejména při obnově bytového fondu. Pro kontaktní zateplení je nejčastěji používán expandovaný polystyren nebo minerální vlna s tenkovrstvou vnější omítkou. U kontaktních zateplovacích systémů hrozí riziko kondenzace vlhkosti v konstrukci. Je to dáno poměrně vysokým difúzním odporem lepidel a vnějších omítek. Navrženou skladbu je vždy nutné prověřit výpočtem. Při rekonstrukci budov u lehce zavlhlého zdiva je vždy nutné použít provětrávanou fasádu s izolací o malém difúzním odporu.

Obr. 28: Skladba jednotlivých vrstev kontaktního zateplení stěn

Tloušťka izolace není ani u jednoho systému nijak omezena. Izolace se aplikuje nejčastěji v jedné vrstvě, v některých případech v závislosti na rovinatost stěny a soudržnost lze vrstvu izolace jen celoplošně lepit bez dodatečného kotvení. Zde je však požadavek i na větší pevnost izolantu. Ve výškách nad 8 m nebo po nesplnění podmínek rovinatosti a soudržnosti je nutné zvolit kotvící prostředky a nad 12 m výšky požárně odolnou izolaci např. minerální vlnu či dřevovláknité desky fasádní.

U provětrávaných zateplovacích systémů se vkládá tepelná izolace mezi nosné prvky roštu (nejčastěji dřevěného), který je připevněn k nosné části zdiva. Rošt je vhodné udělat několikanásobný - dvojitě až trojitě překřížený - pro eliminaci liniových tepelných mostů nebo použít vhodnější I-nosníky (žebříkové nosníky). Dále je vytvořena provětrávaná mezera o tloušťce min. 40 mm a připevněn fasádní obklad (dřevo, cementotřískové desky, keramika a podobně). Souvrství je pod vzduchovou mezerou opatřeno difúzně otevřenou deskou či fólií, která slouží jako pojistná hydroizolace. Ta brání zatečení vody do izolace či jinému vniknutí vlhkosti vlivem proudícího vzduchu v provětrávané mezeře. V tomto systému se v našich podmínkách používá vláknitá tepelná izolace (desková v rolích nebo foukaná). Je dobře propustná pro vodní páry, které jsou pak odvětrány vzduchovou mezerou, a v konstrukci je vyloučeno riziko kondenzace.

Obr. 29: Skladba jednotlivých vrstev provětrávaného zateplení stěn

Je-li jako povrchová úprava požadována omítka, použije se rošt vyplněný izolací jako nosný prvek. Nosičem pro omítku jsou pak např. dřevovláknité izolační desky či štěpkocementové desky (heraklit), kterými je rošt zaklopený. Tento systém se používá u zděných staveb jako šetrnější alternativa oproti běžným kontaktním zateplovacím systémům.

Obr. 30: Provětrávaný zateplovací systém

Zpět na začátek

4.3.2 Vnitřní zateplení

U rekonstrukcí budov je velmi těžké dosáhnout pasivního standardu. Situace se ještě podstatně komplikuje, pokud má budova výraznou a kvalitní fasádu, například režné zdivo nebo štukovou výzdobu. Tam, kde nepřipadá vnější zateplení v úvahu, je jediným řešením izolace zevnitř. Jak praxe, tak i výpočty ukázaly, z energetického i ekonomického hlediska nemá smysl zateplovat silnější vrstvou než 120 mm. Efekty tepelných mostů stěn a stropů pronikajících izolací jsou totiž velmi výrazné. Při rozumném návrhu vnitřní izolace se lze u historické budovy dostat na U (stěna) = 0,30 W/(m².K). Pro omezení kritických teplot při okrajích tepelné izolace (u podlahy a stropu) je možné použít náběhové klíny, které však nepůsobí v interiéru příliš esteticky.

Samotnou kapitolou je vlhkostní chování takové konstrukce, kde za vrstvou izolace může na chladné stěně vlhkost kondenzovat. Jsou-li v konstrukci dřevěné prvky, může to způsobit jejich poškození (např. uhnívání záhlaví dřevěných trámů u starších objektů). Zde je nutné vytvořit dokonalou parotěsnou rovinu, případně použít nenasákavou izolaci, která bude páry propouštět. Obecně se jedná o složitou problematiku, která si vyžaduje důsledné posouzení tepelně-vlhkostního chování konstrukce.

Při projektování novostaveb je vždy možné se vnitřní izolaci fasády vyhnout. Jsou konstrukční systémy nabízející vnitřní zateplení, avšak jejichž vhodnost použití je ze zmíněných důvodů značně diskutabilní.

Výhody vnitřního zateplení:

• často jediná možnost zateplení historických budov
• možnost provádění celý rok
• snadná realizace bez lešení - nízká cena

Nevýhody vnitřního zateplení:

• obtížně řešitelné tepelné mosty
• rozumné pouze v malé tloušťce izolace
• zmenšení podlahové plochy místnosti
• nelze počítat s akumulačními vlastnostmi zdiva
• promrzání a vlhnutí vnějšího zdiva
• a možnost mechanického poškození izolace

Zpět na začátek

Systém ztraceného bednění

Tyto systémy, které tvoří specifickou skupinu masivních staveb, v současné době získávají stále větší oblibu. Pro pasivní domy jsou zvláště vhodné systémy z polystyrénových nebo štěpkocementových tvarovek. Po sestavení vytváří skládačku jako z dětské stavebnice, která zaručí perfektní návaznost jednotlivých prvků a celistvou tepelně-izolační obálku.

Obr. 31: Systém ztraceného bednění

Bloky jsou vyráběny z EPS s přídavkem grafitu (tzv. šedý polystyren), který tvoří zároveň bednění pro litý beton tvořící nosnou část stěny. Materiál použitý na tvarovky dosahuje součinitele tepelné vodivosti λ = 0,032 W/(m. K) a stěna o tloušťce 450 mm má součinitel prostupu tepla U = 0,1 W/(m² .K).

Výhody systémů ztraceného bednění

• vysoká přesnost stavebnicových systémů
• rychlost výstavby
• systémové řešení konstrukčních detailů bez tepelných mostů
• vynikající tepelně-izolační vlastnosti při relativně malé tloušťce zdi

Nevýhody systémů ztraceného bednění

• možnost mechanického poškození vnitřní strany stěny
• částečné omezení akumulační schopnosti zdiva v případě tepelné izolace na vnitřní straně tvarovky

Zpět na začátek

4.4 Provedení izolační obálky

Při aplikaci izolace pro dosažení požadovaného izolačního účinku a předpokládané životnosti je nutno dbát technických zásad a doporučení výrobců izolací a zateplovacích systémů. Chyb při provedení je velké množství a mezi nejčastější a nejzávažnější patří:

• spáry mezi izolačními deskami nebo rohožemi (doporučené spáry pod 3 mm, větší spáry vyplňovat izolantem, nevyplňovat cementovým lepidlem!)
• dostatečné množství a umístění kotev pro odolnost vůči namáhání větrem
• zapuštění hmoždinek do izolantu, správně by měly být hmoždinky zapuštěny do izolantu a překryty zátkou ze stejné tepelné izolace, aby nedocházelo k jejich překreslování přes omítku
• prostupy pro vynesení stříšek, okapového svodu a jiné prostupy přímo procházející celou vrstvou izolantu – termicky vhodně oddělit
• nechtěné stlačení vláknitých desek u vrstvených izolací vkládaných do roštu (deska nemá izolační účinek jako v původní tloušťce)
• nedodržení doporučené tloušťky odvětrávaných mezer (střecha, fasáda)
• nerovnoměrná (nedostatečná rovinatost izolačních desek) či nedostatečná tloušťka omítkového systému a nedodržení zásad armování výztužnou tkaninou – způsobuje vytváření trhlin, zatékání a snížení životnosti
• nevhodné použití a umístění nasákavých materiálů či dřevěných prvků – například ve styku s terénem nebo v místě ostřikujícího deště
• nedostatečná ochrana proti povětrnosti během výstavby (ochrana před zatečením) a použití konstrukční ochrany proti poškození povětrností (klempířské prvky, různé připojovací a dilatační profily) nebo zvířaty (ochrana dutin mřížky)

Samozřejmě zásad pro návrh a provedení je o mnoho více a zkušené stavební firmy by měly konkrétní postupy znát nebo se nechat na daný systém proškolit. Klíčovou roli zde hraje i stavební dozor, který by měl nejasnosti konzultovat s architektem či projektantem. Důležité může být i zaškolení řemeslníků ohledně zásad prvků pasivních domů, jako je těsnost obálky, tepelné mosty apod. Náklady na autorský dozor a kontrolní dny se některým investorům zdají jako vyhozené peníze, ale bohužel položky za opravná řešení či znehodnocení některých prvků je mohou několikanásobně převýšit. Účinným prostředkem zajištění kvality a také ochrany práv stavebníka je technický dozor investora.

Zpět na začátek

4.5 Typy tepelných izolací

Tepelných izolací je nepřeberné množství. Následující přehled tepelných izolací zdaleka není jejich vyčerpávajícím výčtem, ale je přehledem materiálů běžně dostupných a používaných v českém prostředí.

Zpět na začátek

4.5.1 Expandovaný pěnový polystyren – EPS

Je stále ještě nejrozšířenějším tepelným izolantem. Polystyren vzniká jako produkt polymerace styrenu. Následně je materiál tepelně zpracován a vypěňován do forem. Bloky se pak řežou na desky požadovaného rozměru. Dalším zpracováním se dociluje samozhášivosti (přidávají se retardéry hoření).

Ve stavitelství se používají čtyři základní varianty, které předurčují jeho použití.

• Z – základní – nízká přesnost desek, použití: podlahy
• S – stabilizovaný – používaný ve střechách
• F – fasádní – vysoká přesnost desek (tolerance max. 2 mm), zejména pro kontaktní zateplovací systémy
• Perimetr – desky jsou minimálně nasákavé a mrazuvzdorné – využívá se tam, kde by mohlo dojít ke kontaktu s vodou – např. izolace soklu.

Obr. 32: EPS perimetr

Typ polystyrenu se označuje např. EPS 70 S. Číslo znamená pevnost v tlaku v kPa. Běžně jsou k dostání polystyreny tříd 50, 70, 100, 150, 200 a 250.

Materiál běžně dosahuje hodnot deklarovaného součinitele tepelné vodivosti λD = 0,036 W/(m.K) pro EPS 100. V současné době je již na trhu polystyren s příměsí grafitu (tzv. „šedý EPS“), který dosahuje výborných hodnot λD až 0,031 W/(m. K). Výhodou je vyšší izolační schopnost při menší tloušťce. To je důležité jak u rekonstrukcí, kde nemůžeme navyšovat tloušťku stěny, tak i u novostaveb, kde se snažíme dosáhnout co nejlepších tepelně-izolačních parametrů při co nejmenší tloušťce.

Expandovaný polystyren nelze dlouhodobě vystavit vlhku ani účinkům UV záření a je omezená i jeho pevnost. U novostaveb se EPS upevňuje při dostatečně soudržném podkladním materiálu, rovinatosti a výšky objektu do 8 m nejčastěji celoplošným lepením bez mechanického kotvení. V ostatních případech a u rekonstrukcí je nutné desky mechanicky kotvit hmoždinkami. Běžné talířové hmoždinky procházející izolantem jsou dražší a díky nutnosti zapouštět je do izolantu a následně překrýt izolační zátkou i pracnější. Vhodnější je pak použít speciální talířové hmoždinky tzv. lepící kotvy, na které se izolační desky nalepí. Izolace se aplikuje v jedné vrstvě, i když jde o tloušťky třeba 30 cm. V takovém případě nehrozí kondenzace vlhkosti, která by v případě vrstvené izolace mohla vznikat. Mezi výhody polystyrenu patří jednoznačně jeho nízká cena a snadná dostupnost, nevýhodou je nižší propustnost vodních par.

Zpět na začátek

4.5.2 Extrudovaný polystyren - XPS

Na první pohled jiný typ polystyrenu, který je barevně odlišen dle výrobce (modrý, zelený, žlutý, růžový, fialový, atd.) a lišící se od standardního bílého expandovaného polystyrenu jak způsobem výroby, tak i vlastnostmi. Extruzí či protlačením pěny má extrudovaný polystyren (XPS) narozdíl od EPS uzavřenou strukturu bez mezer. To dává XPS velmi dobré parametry co se týče pevnosti v tlaku, minimální nasákavosti a nulové kapilarity s vazbou na stálost hodnoty součinitele tepelné vodivosti, která se pohybuje v intervalu 0,029 - 0,038 W/(m. K).

Obr. 33: XPS polystyren

Obecně se rozdělují XPS dle níže uvedených kritérií:

• dle pevností v tlaku (kPa)
  • XPS 200, 250, 300, 500, 700
• dle povrchu
  • hladký, zdrsněný, protlačovaný
• dle profilu hran
  • rovný, polodrážka, pero-drážka

U pasivních domů se díky svým vlastnostem XPS nejčastěji používá při založení betonové desky na izolaci, v inverzní neboli obrácené skladbě ploché střechy, tedy i zelené střechy, dále při izolování základů, suterénu, soklu, podlahy a eliminaci tepelných mostů. Jako všechny pěno-plastické izolace povrchově degraduje UV zářením.

Zpět na začátek

4.5.3 Minerální vlna – MW

Po pěnovém polystyrenu se zatím u nás jedná o nejrozšířenější tepelnou izolaci. Vyrábí se průmyslově tavením hornin. Surovinou pro výrobu je buď čedič, nebo křemen a další sklotvorné příměsi, kde může značný podíl tvořit také recyklát. Název podle suroviny je potom kamenná nebo skelná vlna. Pojivem jsou nejčastěji fenol-formaldehydové pryskyřice, které někteří výrobci již nahrazují šetrnějšími a zdravotně nezávadnými alternativami. Desky jsou v celém objemu hydrofobizované, ale nelze je trvale vystavit vlhku. Běžně dosahují hodnot tepelné vodivosti mezi λD 0,035–0,040 W/(m. K), v současnosti se na trhu objevují i výrobky s nižšími hodnotami až λD 0,030.

Předností je jednoznačně odolnost vůči vysokým teplotám - používají se například v kombinaci s polystyrenem u panelových budov nad požárně dovolenou výškou nebo pro vytvoření požárních pásů. Další výhodou minerální vlny je její nízký difúzní odpor, a tím vysoká paropropustnost. Díky této vlastnosti se minerální vlna často úspěšně používá ve skladbách provětrávaných fasád (kde je požadována větší požární odolnost) nebo dvouplášťových střech.

Obr. 34: Izolace minerální vlnou

Při kontaktním zateplení je desky nutné lepit a mechanicky kotvit hmoždinkami, které je nutné zapouštět a zátkovat kolečky z izolace. Při vrstvení do roštu je potřeba dát pozor na provazování vrstev. Aplikace může probíhat buď klasicky, kontaktním způsobem pomocí lepící stěrky a kotvením, nebo vkládáním desek či foukáním rozvlákněného materiálu do připraveného dřevěného roštu. Při aplikaci, ale i po zabudování, je nutné kvůli vysoké nasákavosti chránit izolaci od vlhkosti (např. nesmí být zabudována pod úroveň terénu, při montáži je nutné ji chránit proti promáčení deštěm či zatečení, apod.). Jako u všech druhů vláknitých izolací se více projevuje vliv vlhkosti na zhoršování hodnot tepelné vodivosti.

Zpět na začátek

4.5.4 Pěnový polyuretan PUR

Polyuretan může být ve formě měkké pěny, která zlidověla pod označením molitan. Ve stavebnictví se ale používá téměř výhradně tvrdá polyuretanová pěna. Jde o účinnou tepelnou izolaci s velmi nízkým součinitelem tepelné vodivosti pod hodnoty 0,025 W/(m.K).

Aplikuje se buď přímo na místě stříkáním nebo litím, nebo je dodáván ve formě desek či tvarovek. Tvrdý pěnový polyuretan může mít i zvýšenou odolnost vůči tlaku a může být použit pro eliminaci tepelných mostů (např. práh u dveří, atd.) či kotvící tvarovky. Podobně jako polystyren nesnáší UV záření a je nutné jej před ním chránit. U polyuretanu je potřeba také zmínit vyšší energetickou náročnost a produkci škodlivin během procesu výroby.

Obr. 35: Nanášení PUR pěny stříkáním

Také je diskutabilní obsah izokyanátů jakožto alergenů, které jsou přítomny u většiny materiálů na bázi polyuretanu.

Zpět na začátek

4.5.5 Pěnové sklo

Materiál vzniká ztavením směsi skleněného a uhlíkového prášku. V nově vzniklém materiálu, který je vlastnostmi podobný sklu, se vytváří drobné bublinky, jejichž stěny jsou zcela uzavřené. Tím dociluje materiál úplné nehořlavosti a parotěsnosti. V pasivních domech se v současnosti využívá především pro přerušení tepelného mostu, například u paty nosných stěn. Jeho širšímu použití na stavbě brání jeho vysoká cena. Větší využití nachází pěnosklo

v průmyslu, kde se aplikuje na podlahy či střechy s extrémním tlakovým namáháním. Součinitel tepelné vodivosti se pohybuje v závislosti na únosnosti mezi 0,040–0,050 W/(m. K). Při pokládce se desky lepí k napenetrovanému podkladu horkým asfaltem.

Dalším produktem je štěrk z pěnového skla, který se využívá zejména při zakládání domu na izolaci, což umožňuje dosáhnout celistvou izolační obálku bez tepelných mostů. Výhodou je jeho vysoká únosnost a nenasákavost. Při aplikaci je potřeba počítat s koeficientem zhutnění 1,2–1,4, při kterém dosahuje štěrk pěnového skla hodnotu λD = 0,075–0,085 W/(m.K). Pro pasivní domy tak potřebujeme vrstvu přibližně 500 mm zhutněného skleněného štěrku.

Obr. 36: Pěnosklo štěrk, bloky

Zpět na začátek

4.5.6 Vakuová izolace

Vakuová izolace patří mezi takzvané high-tech izolační materiály. U nás se používá zřídka, zejména kvůli vysoké ceně. Dodává se ve formě panelů obalených v metalizované fólii. Plnivo tvoří pyrogenní kyselina křemičitá, která zajišťuje prvku unikátní vlastnosti. Součinitel tepelné vodivosti vakuové izolace v neporušeném stavu se udává λD = 0,004 W/(m. K), do výpočtu se počítá s vyšší hodnotou se zhoršením kvůli stárnutí a započítání vlivu okraje desek – λD = 0,008 W/(m.K). Při těchto hodnotách je možné použít k izolování stěny na úroveň pasivního domu pouze 6 centimetrů široký panel. Vakuové panely nachází uplatnění zejména při řešení komplikovaných konstrukčních detailů např. při zaizolování roletového boxu, podlaha na terase, podlaha u rekonstrukcí s omezenou světlou výškou, apod. atd. V zahraničí i u nás jsou však i realizace, kde byla provedena kompletní izolace domu pomocí systému vakuových panelů - fasáda, střecha, podlaha.

Zpět na začátek

4.5.7 Celulóza

Jedná se o tepelnou izolaci z celulózových vláken, která se vyrábí metodou recyklace starého novinového papíru. Základní surovinou izolace je tedy dřevo. Ve výrobě je rozemletím a rozvlákněním získáno celulózové vlákno, které je smícháno s přísadami zajišťujícími odolnost proti hnilobě, požáru a hlodavcům. Základními používanými přísadami jsou boritany, fosforečnan amonný či síran hořečnatý, který je zdravotně i ekologicky nezávadný. Celulóza je v pasivních stavbách masivně využívána zejména v dřevostavbách, které zde tvoří vysoké procento novostaveb.

Obr. 37: Izolace pomocí celulózy

Celulóza se aplikuje s pomocí strojního zařízení foukáním za sucha nebo formou nástřiku. Aplikace suché izolace je možná tzv. volným foukáním (například půdy) nebo mnohem častěji tzv. objemovým plněním do připravených dutin stěn, střech nebo stropů. Systém umožňuje izolovat bez spár a řešení i komplikovaných a těžko dostupných míst. Výhodou je, že při aplikaci nevznikají odřezky a jiný odpad. Při kalkulaci ceny je nutné počítat s koeficientem zhutnění při aplikaci do různých typů konstrukcí. U volného foukání se objemová hmotnost pohybuje od 30 kg/m³. Při vyfoukávání dutin je objemová hmotnost vyšší, až po 70 kg/m³ u vertikálních dutin, při které i po správné aplikaci dochází k sesedání.

Obr. 38: Aplikace celulózy foukáním

Při volném foukání je pro dosažení potřebné tloušťky potřeba počítat se sedáním asi 10 %. Foukání do dutin má také své zásady pro provádění. Vertikální dutiny musí být maximálně 3 m vysoké a asi 80 cm široké, aby došlo k potřebnému zhutnění v celém prostoru. K rozdělení komor se nejčastěji požívá pevnější netkaná textilie nebo dělící příčky tvoří přímo nosník. Dutiny je nutné místo fólie uzavřít pevným materiálem, například OSB či DHF deskami, které se při aplikaci neprohnou a nesníží se tím např. tloušťka provětrávané mezery u fasády nebo střechy.

Nástřik celulózové izolace (dle tloušťky smícháno s vodou nebo lepidlem) je možné použít pro stěny v interiéru i exteriéru. Tloušťka nástřiku se může pohybovat až do 15 cm. Objemová hmotnost nástřiku se pohybuje okolo 80 kg/m³.

Dle různých způsobů aplikace celulóza dosahuje hodnot λD = 0,035–0,042 W/(m. K). Izolace má nízký difúzní odpor a zajímavá je také hodnota měrné tepelné kapacity (tepelná setrvačnost), ta je oproti „uměle“ vyráběným izolacím dvojnásobná – 1907 J/(kg.K).

Zvláštní vlastností tzv. „živých izolací" (všechny izolace na přírodní bázi) je, že do buněčné struktury váží vlhkost a rozvádí ji. V praxi to znamená, že taková izolace je méně náchylná na případný vnik vlhkosti do konstrukce, vlhkost se neshlukuje, ale je rovnoměrně rozložena.

Zpět na začátek

4.5.8 Sláma

Obliba slaměných balíků jako tepelné izolace v poslední době roste zejména mezi ekologicky smýšlejícími stavebníky. Používá se často v kombinaci s dalšími přírodními materiály, jako jsou hliněné omítky a nepálené cihly. Fyzikální vlastnosti závisí z velké části na kvalitě a objemové hmotnosti slaměných balíků. Obecně je u slámy v porovnání s průmyslovými izolacemi potřeba počítat s vyšší pracností vzhledem k nerovnostem v rozměrech balíků a s tím spojeným vycpáváním. Kvalitně slisované slaměné balíky o objemové hmotnosti 90–110 kg/m³ dosahují hodnotu λD = 0,052 W/(m. K) při použití kolmo na stéblo.

Obr. 39: Izolace pomocí slámy

Slámu lze použít buď v kombinaci s nosnou stěnou, nebo může sama sláma sloužit jako nosná konstrukce. Izolace má ve spojení s hliněnou omítkou požární odolnost až 90 minut, vyhovuje proto všem typům konstrukcí. Velmi důležité je oddělení balíků od všech zdrojů vlhkosti omítkou nebo obkladem.

Zpět na začátek

4.5.9 Izolace z dřevitých vláken

Desky z dřevitých vláken se dají považovat za k přírodě šetrný materiál, při jejich výrobě je použito jen minimální množství lepidla. Mezi velkou výhodu patří mimořádně vysoká tepelná kapacita (C = 2100 J/kg.K), díky které má izolace větší schopnost zabraňovat přehřívání interiéru v letních měsících než ostatní běžné izolace (EPS, MW). Desky jsou dobře paropropustné a hodnota λD se pohybuje v rozmezí 0,038–0,050 W/(m.K). Desky vyrobené z dřevitých vláken se často využívají u dřevostaveb i jako podkladní vrstva pro omítku či další aplikace, jako kročejová izolace apod.

Obr. 40: Dřevovláknitá deska

Obr. 41: Izolace podlahy pomocí dřevovláken

Stejně jako u ostatních přírodních materiálů materiál nasaje a poté distribuuje vlhkost. Této vlastnosti se říká absorpční schopnost.

Zpět na začátek

4.5.10 Keramzit

Základní surovinou pro výrobu keramzitu je tepelně upravený jíl – pálený podobně jako cihla. Výroba probíhá tak, že přírodní keramzitový štěrk je vystaven vysoké teplotě (1200 ⁰C) v otáčivé peci. Tak vznikají granulky, které jsou pevné, nenasáklivé, jdou řezat a přitom mají velmi dobré tepelně izolační vlastnosti. Tento materiál má malou ekologickou stopu, neobsahuje žádné přísady, je lehký a odolný proti plísním, mikrobům a je ekologicky čistý. Používá se na zateplení stropů, podlah, izolací základů apod. Základním způsobem využívání keramzitu je však výroba lehkého keramzitového betonu. Tento beton lze využívat jak ve formě litého betonu, tak i ve formě lehkých dutých tvárnic (často uvnitř vyplněným dalším tepelně izolačním materiálem – nejčastěji polystyrénem). Výsledný materiál má pak velice dobré jak pevnostně statické vlastnosti, tak i výtečné tepelně izolační vlastnosti.

Obr. 42: Struktura keramzitového štěrku po vypálení

Zpět na začátek

4.5.11 Konopí

Konopí patří do skupiny obnovitelných zdrojů nesoucích minimální ekologickou stopu. Hlavní výhodou této rostliny je rychlý růst, který ve vegetačním období dosahuje až 4 m. Obsahuje hořké látky, díky nimž odolává škůdcům. Další výhodou konopí je to, že je považováno za vylepšovatele půdy. Tepelné izolace se vyrábí z konopných vláken, které jsou navzájem pojeny příměsí nejčastěji z ovčí vlny. Touto technologií vznikají rohože a desky, které mají výtečně tepelně izolační a zvukově izolační vlastnosti. Tyto desky však nelze zatěžovat, a proto se tato izolace nejčastěji používá jako výplňová izolace do konstrukcí zdí, stropů, střech nebo podlah.

Obr. 43: a) Izolace konopnými rohožemi

Obr. 43: b) Konopné desky

Zpět na začátek

4.5.12 Len

Využívání této rostliny má dlouholetou tradici a to nejen v textilním využití, ale i ve stavebnictví. Ještě dnes nacházíme v historických budovách neporušené lněné izolace. Len neškodí zdraví, snadno se zpracovává, má výtečné tepelně izolační vlastnosti, je snadno ekologicky odbouratelný a nezanechává téměř žádnou ekologickou stopu. Z nalámaných lněných stonků se vyrábí tepelné izolace, které svými vlastnostmi překonají i ty nejmodernější. Lněná vlákna se lepí přírodním lepidlem do vrstev, které vytvářejí tepelně izolační desky požadovaných rozměrů. Tyto desky se vyznačují značnou elasticitou a tak přesně zapadají do nosných profilů. Nejčastěji jsou využívány k zateplování střech, stropů, stěn, ale také oken či dveří. Další výtečnou vlastností lnu je neprůzvučnost, která je podstatně vyšší než u umělých materiálů. Díky této vlastnosti se len velmi často využívá jako zvukově izolační vrstva u podlah k potlačení kročejového hluku. Protipožární úprava zabezpečí nehořlavost a len podobně jako konopí není zajímavý pro žádné škůdce.

Obr. 44: Lněná izolace stěny

Zpět na začátek

4.5.13 Ovčí vlna

Výtečné vlastnosti předurčují tento materiál k využívání nejen v textilním průmyslu, ale i ve stavebnictví. Ovčí vlnu můžeme řadit mezi obnovitelné zdroje energie, neboť neustále narůstá a chov ovcí je relativně bezproblémový. Tento materiál zaručuje zdravé vnitřní klima, zejména díky schopnosti přijímat a vydávat vzdušnou vlhkost, čímž ovčí vlna optimalizuje vlhkost v celém obytném prostoru. Ovčí vlna dokáže pohltit vzdušnou vlhkost až do úrovně 33 % vlastní hmotnosti a přitom neztrácí nic na svých výtečných tepelně izolačních vlastnostech. Postará se tak o optimální vnitřní klima. Má kromě tepelně izolačních i výtečné tepelně zvukové vlastnosti, odolává škůdcům a má dlouhou životnost. Vyrábí se ve formě rohoží, či elastických desek. Využívá se jako výplň stropů, stěn a střech. Je také díky své elasticitě vhodná k izolování detailů, jako je napojení stěn na základy, stěn mezi sebou či v kombinaci s hliněnou omítkou. Díky vysokému obsahu CO₂ a vysoké vlhkosti je ovčí vlna těžko hořlavá – oheň zhasne sám od sebe.

Obr. 45: Rohože ovčí vlny

Zpět na začátek

4.5.14 Korek

Patří mezi obnovitelné zdroje. Výchozí surovinou tohoto materiálu je korkový dub, který má schopnost regenerovat svoji kůru. Umožňuje tak její loupání, aniž by byl strom poškozen. První loupání se provádí po 25 letech věku dubu a další každých 10 let v letních měsících. Korkový dub se dožívá věku až 200 let, což umožňuje 17. násobnou úrodu korku. Roste v pásmu Středozemního moře – nejvíce korku se nasbírá v Portugalsku.

Obr. 46: Dům izolovaný korkem

Výroba probíhá tak, že se korková kůra drtí na korkový šrot, který se ohřívá párou na teplotu 380 ⁰C, dokud nenabobtná a nezačne uvolňovat pryskyřice, které jednotlivé granulky spojí do korkových bloků. Je tedy zřejmé, že se jedná o 100 % přírodní materiál, který je navíc stejnou technologií 100 % recyklovatelný. Jako izolace se používá ve formě desek vhodných rozměrů do fasádních zateplovacích systémů, montovaných konstrukcí apod. Využívat se dá také ve formě obkladů stěn, či podlah, nebo jako výplní dveří. Další výhodou korku je zatížitelnost, což umožňuje jeho vkládání do styčných vrstev konstrukcí. Jedinou nevýhodu je větší ekologická stopa daná tím, že se nejedná o domácí surovinu a z toho vyplývající vyšší cena tohoto materiálu z důvodu dopravy.

Zpět na začátek

4.6 Transparentní izolace

Až dosud probírané typy izolací byly izolace netransparentní, tedy nepropustné pro sluneční záření. Tyto izolace mohou využívat pouze svých tepelně izolačních vlastností k „udržení“ tepla uvnitř objektu, ale se solárními zisky se u těchto netransparentních typů izolací nedá počítat.

Transparentní izolace jsou materiály, které mají tepelně izolační vlastnosti srovnatelné s běžnými tepelně izolačními materiály, navíc jsou propustné pro sluneční záření. Tím tento typ izolací získává zcela nové vlastnosti, při kterých kromě „udržení“ tepla uvnitř objektu můžeme využívat i pasivní solární zisky. Poprvé v historii stavebnictví tak lze zkonstruovat stěnu, která za topnou sezonu více tepla z venku získá, než kolik jí směrem ven ztratí.

Pasivní solární zisky jsou především tvořeny okny orientovanými jižním směrem. Tato okna tvoří většinou kolem 30 % plochy jižní stěny domu. Otázkou tedy je, zda by zbývajících 70 % plochy stěny nebylo možné využívat pro další solární zisky. Odpovědí na tuto otázku jsou samozřejmě transparentní izolace. Pro realizace transparentních izolací se nejčastěji využívá Trombeho stěna, voštinová struktura izolace nebo křemičitý agrogel.

Zpět na začátek

4.6.1 Trombeho stěna

S myšlenkou transparentních izolací přišel poprvé koncem 50. let 20. století francouzský inženýr Felix Trombe, po němž byla stěna pojmenována. Trombeho stěna je masivní, 20–40 cm silná stěna, postavená z dobře tepelně vodivého materiálu (beton, plná cihla apod.). Povrch stěny je z venku natřený tmavou barvou. Stěna je z venku zakryta nejčastěji dvojitým zasklením, které vlastně tvoří tepelnou izolaci celé stěny. Sluneční záření pak prochází zasklením, zahřívá tmavě natřený povrch stěny a teplo je pak následně vedeno materiálem stěny dovnitř. Únik tepla ven není možný kvůli dobrým tepelně izolační vlastnostem dvojskla. Nejvyšší teploty dosahuje vnější povrch stěny v odpoledních hodinách, ale díky velké tepelné kapacitě stěny je prostup tepla podle tloušťky stěny opožděn o 5–10 hodin. Teplo tedy využíváme až v nočních hodinách, kdy s přímým slunečním ziskem, který vytváří okna, již nemůžeme počítat. Oba tyto stavební prvky (okno a Trombeho stěna) se tak vhodně doplňují. Trombeho stěnu můžeme také opatřit otvory (ventilovaná Trombeho stěna), kterými můžeme teplo vznikající mezi masivní Trombeho stěnou a zasklením vhánět přímo do místností. Tím se snižují tepelné ztráty a zvyšuje účinnost. Toto odvětrávání je vhodné využívat v chladných zimních měsících, kdy nehrozí riziko přehřívání vnitřních prostorů domu.

Obr. 47: Trombem stěna na fasádě domu

Zpět na začátek

4.6.2 Systém voštinových struktur (Honeycomb)

Podstatou fungování tohoto druhu transparentní izolace je vrstva průhledných trubiček (voštin), které jsou orientovány kolmo ke stěně nebo ještě lépe kolmo ke slunečnímu záření. Tyto převážně skleněné bloky tvořené množinou trubiček jsou transparentním lepidlem nalepeny na černě natřený povrch stěny. Sluneční záření pak bez větších ztrát prochází až k černému natření povrchu stěny, kde se přemění v teplo. Únik tepla směrem ven je však značně omezen, protože v tenkých trubičkách prakticky neprobíhá přenos tepla. Podle údajů firem, které tyto panely vyrábí, je propustnost solární energie u panelů tloušťky 15 cm g = 0,5, což je hodnota obdobná jako u okenního skla. Tepelně izolační vlastnost je přitom obdobná jako u polystyrenu stejné tloušťky. Jedinou nevýhodou tohoto druhu izolací je značná cena, která je daná hlavně malou sériovostí výroby.

Zpět na začátek

4.6.3 Agrogel

Křemičitý agrogel je v podstatě speciálně připravený silikagel (běžně se používá jako sušidlo). Lze jej připravit ve formě lehkých mikroporézních téměř průhledných desek, které svými tepelně izolačními vlastnostmi daleko překonávají nejkvalitnější polystyrén. Je přitom velmi dobře propustný pro sluneční záření. Výtečné tepelně izolační vlastnosti jsou dány zejména velmi malými rozměry pórů, které téměř znemožňují přenos tepla. Montáž desek probíhá obdobně jako u panelů z voštinových struktur. Nevýhodou je stejně jako u nich vysoká cena, která je daná malou sériovostí a složitou výrobou agrogelu ve formě desek.

Nižší cenu a tím i vyšší uplatnění má granulovaný agrogel, který se vyrábí podstatně snáze. Používá se nejčastěji ve formě násypů mezi dvě skla nebo do polykarbonátových panelů. Prakticky ho tak lze využívat do zimních zahrad, k překrytí bazénů apod., kdy při výtečné propustnosti pro solární zisky má vlastnosti jako velmi dobře izolující masivní stěna.

Zpět na začátek

4.7 Základní vlastnosti a použití jednotlivých druhů izolací

V tabulce je porovnání nejčastěji používaných tepelných izolací v pasivních domech, které jsou běžně k dostání na českém trhu.

Pro porovnání ekologické stopy materiálů je v tabulce uvedena i hodnota svázané primární energie tzv. „šedá energie“. Jedná se o množství spotřebované primární energie vynaložené k získání suroviny, výrobě a dopravě materiálu v MJ/kg (1MJ = cca. 0,27KWh). Je to jedním z faktorů ekologického hodnocení materiálů, které stále víc nabývá na důležitosti. Další hodnoty jako emise CO₂ a SO₂ nejsou v tabulce uvedeny.

typ izolace	Souč. tepelné vodivosti *λD	Dop. tloušťka izolace	faktor difůz. odporu	svázaná prim. energie
cihla děrovaná	0,090	750	9	2,49
expandovaný polystyren EPS	0,031–0,040	300	40–100	98,5
extrudovaný polystyren XPS	0,029–0,038	280	100–200	104
pěnový polyuretan PUR	0,024–0,028	220	180–200	49,8
minerální vlna	0,030–0,042	300	1–3	23,3
pěnové sklo	0,040–0,050	300	70 000	15,7
Pěn. sklo štěrk	0,075–0,090	600	1	6,7
vakuová izolace	0,008	60	100 000	62,1
celulóza	0,037–0,042	320	1-2	7,0
dřevité desky	0,038–0,046	330	5	13,7
desky na bázi konopí	0,040	320	1–4	31,1
sláma	0,050–0,060	400	2–3	3,2

Tab. 4: Základní vlastnosti jednotlivých druhů izolací

*) Hodnota součinitele tepelné vodivosti se mění s různou objemovou hmotností a tloušťkou.

**) Tloušťka izolace při vnějším zateplení masivní stavby na úroveň běžnou u pasivních domů – U = 0,12 W/(m². K). Nosnou vrstvu tvoří vápenopískové cihly tloušťky 175 mm (neuvažován vliv omítek). Pro zjednodušení a přehlednost je tato skladba uvažována i u materiálů, které se častěji používají u dřevostaveb.

Na následujících grafech je zobrazena vhodnost jednotlivých druhů izolací v konstrukcích konkrétních částí pasivního domu.

Obr. 48: Vhodnost použití jednotlivých druhů izolací pro obvodový plášť

Obr. 49: Vhodnost použití jednotlivých druhů izolací pro střechu

Obr. 50: Vhodnost použití jednotlivých druhů izolací pro podlahu

Závěr

Při výběru tepelné izolace do skladby konstrukce je nutné pečlivě uvážit požadované vlastnosti izolace, které se u jednotlivých typů zásadně liší. Kritériem výběru kromě fyzikálních vlastností a ceny může být také ekologické hledisko. Správná funkce izolace závisí na promyšleném návrhu řešení konstrukce a také precizním zabudování a kontrole na stavbě.

Zpět na začátek

Testové otázky

Zpět na začátek