V tomto článku si řekneme něco o tepelných izolacích, které se nejčastěji používají v stavebních buňkách či obytných kontejnerech. Řekneme si něco o jejich historii, vysvětlíme si základní pojmy které musíte znát abyste dokázali posoudit jejich vlastnosti a nakonec si přiblížíme všechny druhy používaných izolací.
Přehled
Ing. Kamila Gratclová
Manažer výroby
Vystudovala jsem VUT v Brně, fakultu stavební a mám za sebou víc jak 6-letou praxi v oboru. Řídím se mottem “pořádek na stavbě = pohoda na stavbě”
Úvod do problematiky tepelných izolací
Je známo mnoho typů izolací nejen z hlediska funkce a použití, ale i z pohledu materiálů a jejich struktury. Základní rozlišení izolačních materiálů je na tepelné izolace a hydroizolace. Dále lze rozlišovat speciální izolace akustické či izolace proti radonu a dalším plynům atp. V tomto článku se budeme věnovat jen tepelným izolacím.
Tepelné izolace jsou jednou ze základních součástí každé stavby, jejichž vhodným výběrem a správnou aplikací podstatně ovlivnit kvalitu celého objektu. Ovšem od doby, kdy byla k dispozici jen skelná vata, uplynulo už mnoho let.
K úplně nejstarším tepelným izolacím patří přírodní materiály – seno, lišejníky či sláma. Zvláštní, avšak trvale účinnou tepelnou izolací je vrstva sněhu na střeše. Zůstaňme ale u izolací, které vytváří člověk. Už v polovině 60. let minulého století se objevily pěnové plasty, ty se uplatnily především v izolacích spodních částí objektů. Dnes je považujeme za téměř nejpoužívanější tepelné izolace.
Primárním úkolem tepelných izolací je vytvořit bariéru zabraňující prostupu tepla stěnami, podlahami, stropy či střechami. Aby se dostavil očekávaný efekt, je nutné vybrat správný typ izolace a dbát na její správné provedení.
Tepelné izolace mají nejen udržet teplo v domě, ale také zabránit přehřívání interiéru v letním období. Neopomenutelný fakt je, že tepelné izolace, zejména na minerální bázi, dobře slouží i jako akustické zábrany.
Materiálově lze tepelné izolace rozdělit na pěnové materiály, minerální vláknité a rostlinné materiály. Všechny se vyznačují velmi nízkým součinitelem tepelné vodivosti.
Základní technické pojmy
V tuto chvíli jsme se dostali k prvnímu pojmu, který ne každý čtenář bude znát - součinitel tepelné vodivosti. Dalším důležitým pojmem je – tepelný odpor. Pojďme si tedy nejprve tyto pojmy stručně vysvětlit, abychom si při porovnávání materiálů nepřipadali ztracení.
Součinitel tepelné vodivosti
Vyjadřuje schopnost materiálu vést teplo, konkrétně rychlost šíření tepla ze zahřáté části konstrukce do chladnější části. Vyjadřuje se ve wattech na metr krát kelvin [W/m * K] a označuje se řecký písmenem lambda λ.
Tepelný odpor
Udává míru odporu proti pronikání tepla. Čím vyšší je tepelný odpor materiálu či konstrukce, tím pomaleji teplo prochází, a proto je cílem, aby byl tepelný odpor obálky budovy (podlaha na terénu, obvodové stěny i střecha) co nejvyšší. Vyjadřuje se v metrech čtverečních krát kelvin na watty [m2 * K/W] a označuje se písmenem R.
Teď když jsme si tyto dvě veličiny objasnili, tak se budeme lépe orientovat v rozdílech mezi materiály, které jsou používány v konstrukcích stavebních buněk a obytných kontejnerů. Dále se budeme zabývat dvěma nejčastěji používanými druhy tepelných izolací – pěnovými a izolacemi z nerostných materiálů.
Pěnové tepelné izolace
Mezi pěnové tepelně izolační materiály patří polymerní pěny – polystyreny, polyuretany, PVC (polyvinylchloridy), PE (polyethyleny), kaučuk, dále pěnové sklo či pryskyřice. Asi nejběžnějšími jsou expandovaný (EPS) a extrudovaný (XPS) pěnový polystyren.
Expandovaný polystyren - EPS
Pro výrobu EPS polystyrenu se napění perly s přidanými retardéry hoření, aby materiál nehořel. Buňky obsahují vzduch, který je skvělou tepelnou izolací a díky uzavřené buněčné struktuře mají malou nasákavost.
Součinitel tepelné vodivosti expandovaného polystyrenu se pro typ EPS 100 pohybuje od λ = 0,037 W/(m·K) výše. Číslo "100" reprezentuje pevnost v tlaku v kPa. EPS se vyrábí v hodnotách pevností 50 až 250 kPa.
Při aplikaci se desky EPS kotví lepením v kombinaci s kotvením hmoždinkami.
Pěnový polystyren lze aplikovat na stěny, do stropů i jako kročejovou izolaci. Jeho nasákavost je nulová a je odolný vůči teplotním výkyvům. Polystyreny jsou oblíbeným izolantem především pro svou finanční dostupnost a snadnou aplikaci.
Mezi jejich hlavní nevýhody patří kratší životnost a také drolení, pokud je materiál vystavený UV záření. Často také dochází ke vzniku skulin v jednotlivých vrstvách izolace, kterým může teplo unikat.
Pěnový polyuretan – PUR
Nejznámější je takzvaný molitan, ale v modulárních stavbách a obytných kontejnerech se nejčastěji potkáte s tvrdou polyuretanovou pěnou označovanou zkratkou PUR. Polyuretanová pěna vzniká přímo ve výrobě reakcí vícefunkčních isokyanátů s polyalkoholy. Několikanásobně nabývá na objemu a skvěle tak zakryje jakoukoliv skulinu, vytváří souvislou vrstvu a snadno se nastříká i do hůře přístupných míst.
Jedná se o velmi účinnou tepelnou izolaci se součinitelem tepelné vodivosti na úrovni až λ= 0,023 W/(m·K). Tato hodnota je jedna z těch nejlepších. Materiál má podstatně omezené sálavé, tedy infračervené složky šíření tepla materiálem – pěnou, velmi jemnou strukturu pórů a vysokou hustotu přestupových rozhraní mezi tuhou fází PUR a vzduchem, přes které se děje difúzní (tzn. nesálavý) prostup tepla.
PUR výrobky bývají zpravidla v konkrétních aplikacích opatřeny Al-fólií. Pěny PUR je nutné chránit před UV zářením.
Tvrdá polyuretanová pěna má buněčnou strukturu uzavřenou a je nenasákavá. Pěna má nízkou hmotnost a dodatečně nezatěžuje konstrukci, nanáší se také v tenčí vrstvě než ostatní běžné izolační materiály. Díky tomu lze pomocí polyuretanové pěny izolovat celý objekt od základu až po střechu, na kterou se vyrábí speciální pěna o vysoké hustotě, což umožňuje že je pochozí.
V porovnání s polystyrenem je polyuretanová pěna o mnoho odolnější, téměř neubývá a své izolační schopnosti neztrácí po několik desítek let. Pěna má nulovou potravinovou hodnotu, a proto jí hlodavci neprokusují, neplesniví a dá se recyklovat.
Nevýhodou polyuretanové pěny je, že si ji nemůžete nanést sami, ale musíte její aplikaci přenechat školenému aplikátorovi (v případě buněk a kontejnerů je již součástí konstrukčních prvků - sendvičových panelů). Má to ale své opodstatnění, profesionální aplikátor dodržuje všechny bezpečnostní a hygienické standardy, díky kterým jsou výjimečné vlastnosti polyuretanové pěny zaručeny.
Častým argumentem, který svědčí proti polyuretanové pěně, je její vysoká cena. Úspora na zateplení je ale tak vysoká, že se celá investice do 3-5 let od aplikace navrátí. A protože pěna vydrží několik desítek let bez doplňování i vyměňování, ve finále vyjde levněji než polystyren, který se postupem času drolí a ztrácí izolační vlastnosti.
Minerální vlna (vata) - MWF
Poměr ceny, vlastností a výsledného efektu řadí minerální vlnu mezi nejpoužívanější tepelné izolace. Vyrábí se tavením hornin, nejčastěji jde o čedič nebo křemen, podle toho, která výchozí surovina je zvolena se pak jedná o kamennou či skelnou vlnu.
Kamenná vlna vzniká tavením čediče, kdy do jemných vláken jsou vstřikována pojiva, hydrofobizační oleje, protiplísňové přísady a podobně. Po tepelném vytvrzení a ochlazení je materiál nařezán na potřebné rozměry, dodává se v rolích nebo deskách. Díky čediči má kamenná vlna vysoký bod tání, odolává proto výborně ohni. Neměla by však být dlouhodobě vystavena vlhku. Podobně je vyráběna i skelná vlna, díky příbuznosti výchozího materiálu má také podobné vlastnosti, jako vlna kamenná.
Významnou předností minerálních tepelných izolací je i nízký difúzní odpor, a tím vysoká paropropustnost, konstrukce může dýchat, což konkrétně znamená, že se zejména případná zkondenzovaná vlhkost v podlaze může odpařovat ven. Díky této vlastnosti se minerální vlna často úspěšně používá v difúzně otevřených konstrukcích nebo u dvouplášťových střech popř. v podlahách s otvory pro dýchání.
Součinitel tepelné vodivosti tohoto materiálu je od 0,035 W/(m.K).
Pokud zvolíte zateplení minerální vatou snižujete náklady za vytápění až o 60 %. Vata také skvěle redukuje hluk zvenčí, je nehořlavá a dokáže ochránit konstrukci před žárem a ohněm. Jedná se o přírodní způsob zateplování šetrný k životnímu prostředí. Vata je neorganického původu a díky tomu ji nenapadají plísně, houby nebo bakterie. S minerální vatou můžete vyplnit i konstrukce atypických tvarů.
Avšak oproti polystyrenu má minerální vata vyšší pořizovací cenu. Vata je těžší než polystyren a většinou obnáší náročnější montáž.
Porovnávací tabulka izolačních materiálů
Porovnávací tabulka nám může pomoci při rozhodování, jakou sílu sendvičových panelů pro svoji buňku či kontejner zvolit. Mějte však na paměti, že údaje jsou pro daný materiál charakteristické za dodržení laboratorních podmínek.
|
Tloušťka 50 mm |
Tloušťka 100 mm |
|||
|
Tepelná vodivost λ (W/m * K) |
Tepelný odpor R (m2 * K/W) |
Tepelná vodivost λ (W/m * K) |
Tepelný odpor R (m2 * K/W) |
|
EPS |
0,039 |
1,28 |
0,037 |
2,56 |
PUR |
0,028 |
2,29 |
0,023 |
4,52 |
MWF |
0,041 |
1,25 |
0,038 |
2,75 |
Vzhledem k hodnotám a shrnutí vlastností jednotlivých materiálů, se jednoznačně jako nejvhodnější volba izolačního materiálu z pohledu trvanlivosti a zúročení do budoucna jeví izolace PUR 100 mm, levnější variantou je PUR 50 mm s také velmi slušnými izolačními vlastnostmi. Pokud váš kontejner plánujete především pro sezónní použití v letním období, bude dostačující i varianta EPS 100 mm.
Velmi záleží, jakou představu o využití vašeho kontejneru máte. Ne každý zahradní domek musí být nutně nejlépe odizolován, a ne každý sklad má být v zimě jako mrazicí box. Je proto dobré vaše představy probrat s našimi odborníky a nechat si poradit.