Zateplenie strechy a izolačné materiály

Zatepľovanie je veľmi obľúbená téma. V podstate ide o vytvorenie obálky pre stavbu, ktorá má zabezpečiť celoročnú tepelnú pohodu v nej. Zabezpečenie tepelnej pohody sa netýka len zimy a ochranou pred jej účinkami, ako si mnoho ľudí myslí. Zväčšujúce sa letné horúčavy posledných desaťročí nás presviedčajú, že ochrana pred teplom bude z hľadiska tepelnej pohody osôb užívajúcich nehnuteľnosť možno dôležitejšia, ako ochrana pred chladom.

Tepelnú pohodu v budovách ovplyvňuje viacero ďalšie faktorov:

• tvar, výška a dispozičné riešenie objektu, predovšetkým orientácia stavby na svetové strany
• tienenie budovy
• veľkosť presklenných plôch budovy
• vonkajšia teplota, rýchlosť a smer prúdenia vetrov
• spôsob vetrania

Zateplením obálky stavby získame:

• zvýšenie teploty stien a tým zvýšenie tepelnej pohody
• lepšie využitie akumulačných vlastností obvodových stien
• zvýšenie tepelnej stability budov voči výkyvom vonkajšej teploty
• úspory nákladov na vykurovanie
• odstránenie kondenzácie vodných pár na vnútornom povrchu obvodových stien
• odstránenie hygienických problémov s plesňami v chladných rohoch stien
• zlepšenie podmienok na bývanie – v zime teplo a v lete chladno
• nové architektonické stvárnenie budovy.

Zatepľovaním sa však výrazne znižuje aj produkcia rôznych plynných a pevných škodlivín (napr. emisia skleníkového plynu  CO₂, popol, dymové častice a pod.) vznikajúcich pri používaní klasických zdrojov energie a zvyšuje sa efektivita používania obnoviteľných zdrojov energie.

Izolácie sú jednou z neoddeliteľných súčastí stavby a teda aj skladby strešného plášťa. Nezaobídeme sa bez nich. Na trhu je množstvo druhov, ich vhodným výberom a zabudovaním výrazne ovplyvníme kvalitu celej stavby. Zatepľovanie má teda výrazný individuálny i celospoločenský prínos.

Hlavnou úlohou tepelných izolácií je vytvoriť bariéru, ktorá zabráni vnikaniu alebo unikaniu tepla, a to všetkými časťami stavby – stenami, podlahami, stropmi a strechami. Aby priniesli očakávaný efekt a dobre fungovali, je potrebné vybrať správny typ, nešetriť, ale tiež zbytočne neplytvať a predovšetkým dbať na presné a starostlivé zabudovanie izolácie do stavby.

Účelom tepelných izolácií je udržať v dome teplo, na druhej strane ich prostredníctvom bránime tiež prehrievaniu interiéru v letnom období. Všeobecne majú tepelné izolácie nízky stupeň tepelnej vodivosti, niekedy môžu fungovať aj ako izolácie akustické. Údaj súčiniteľa tepelnej vodivosti určuje izolačné vlastnosti materiálu. Čím je súčiniteľ nižší, tým má materiál lepšie izolačné vlastnosti.

Druhy zatepľovacích materiálov

Penový polystyrén

Je produktom polymerizácie styrénu a pentánu, ktorý je následne speňovaný. Pridávajú sa do neho retardéry horenia, ktoré zaisťujú samozhášavosť tohto materiálu. Finálny produkt sa reže do blokov, v ktorých je určený na priame zabudovanie. Expandovaný polystyrén sa vyrába s pevnosťou 50 až 250 kPa. Dovolenú pevnosť v tlaku v kPa vyjadruje číslica v označení expandovaného polystyrénu, napr. EPS 100 má pevnosť 100 kPa. Súčiniteľ tepelnej vodivosti pre tento typ polystyrénu je od λ = 0,037 W/(m.K). Tepelno-izolačné vlastnosti sú zabezpečené štruktúrou materiálu, ktorý je tvorený asi 2% hmotnostnými styrénu. Zvyšok je vzduch.

Klasický penový polystyrén

V poslednom období prichádza na trh tzv. sivý polystyrén. Ide o novú generáciu EPS, ktorá sa od bežného expandovaného polystyrénu líši nielen vzhľadom, ale predovšetkým tepelno-izolačnými vlastnosťami. Šedý polystyrén s objemovou hmotnosťou 14 – 16 kg/m³ má súčiniteľ tepelnej vodivosti λ od 0,032 W/(m.K). Pri porovnateľnej hrúbke má v porovnaní s klasickým EPS o 15–20 % lepší izolačný účinok. Výborné vlastnosti sú dosiahnuté pridaním uhlíkových nanočastíc do polystyrénu pred jeho vypenením, ktoré nie len spôsobia šedé zafarbenie, ale obmedzia aj sálavú zložku šírenia tepla penou a tým vedú k lepšej hodnote súčiniteľa tepelnej vodivosti.

Polystyrén sa do strešných konštrukcií kotví mechanicky. Aby sa eliminovali tepelné mosty v miestach styku polystyrénových platní, vhodné je použiť viac vrstiev kladených na väzbu. Penový polystyrén nie je vhodné dlhodobo vystavovať vlhkosti. Je nasiakavý.

Extrudovaný polystyrén (XPS)

Vyrába sa, na rozdiel od penového polystyrénu, procesom nazývaným extrúzia. Tavenina kryštalického polystyrénu sa vytláča za súčasného sýtenia speňovadlom a uvoľnením tlaku na konci vytláčacej trubice stroja dochádza k napeneniu materiálu.  Aj keď majú oba polystyrény základ v rovnakej látke, ich výsledné vlastnosti sú podstatne odlišné, nakoľko extrudovaný polystyrén má uzavreté póry a tým aj prakticky nulovú nasiakavosť, odolnosť voči zmenám teploty, voči mechanickému poškodeniu a podstatne vyššiu pevnosť, keď dokáže odolať zaťaženiu až 300 kPa. Objemová hmotnosť XPS je 30 – 40 kg/m³. Hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti λ sú porovnateľné s EPS.

Penový polyuretán PUR

Je mimoriadne účinnou tepelnou izoláciou s veľmi nízkym súčiniteľom tepelnej vodivosti λ < 0,025 W/(m.K). Ide o vynikajúcu hodnotu, za ktorou stojí podstatné obmedzenie sálavej, teda infračervenej zložky šírenia tepla penou a vysoká hustota prestupových rozhraní medzi PUR a vzduchom, cez ktoré vedie teplo od teplého ku chladnému okraju izolácie. Tieto vlastnosti sú dosahované vďaka veľmi malým vzduchovým pórom v pene a vyššej absorpcii tepelného infračerveného žiarenia polyuretánom. Je potrebné ho chrániť pred UV žiarením, nakoľko je na tento druh žiarenia veľmi citliv. Po zabudovaní je ho potrebné okamžite chrániť prekrytím.

Pre zabudovanie do strešného plášťa je vhodné použiť predovšetkým PUR izoláciu vo forme tuhých dosiek. Pri jeho aplikácii dosiahneme rovnaké tepelno-technické parametre pri použití podstatne menších hrúbok tepelnej izolácie.

K ďalším vlastnostiam, ktoré je vhodné spomenúť patrí obtiažna horľavosť PUR materiálov, vysoká odolnosť voči nízkym a vysokým teplotám v rozmedzí -50°C až +130°C. PUR peny sú dodávané aj vo forme peny určenej na vypenenie rôznych stavebných škár, keď sa s úspechom môže využiť schopnosť PUR peny niekoľkonásobne zväčšovať svoj objem.

Penové sklo

Vyrába sa zo špeciálneho hlinitosilikátového skla, rozomletého na prášok a zmiešaného s veľmi jemným uhlíkovým prachom. Zmes je v oceľových formách v tunelovej peci zohriata na cca 1000 °C. Pri tomto procese je sklo roztavené, súčasne dochádza k oxidácii uhlíka na plyn CO₂, ktorý následne vytvorí z taveniny penu a zvýši jej objem. Konečný rozmer sa ustáli až po ochladení na obvyklú teplotu okolo 20°C.

Nový materiál obsahuje drobné uzavreté bublinky, vďaka tejto štruktúre je hmota celkom nehorľavá a parotesná. Penové sklo sa vyrába vo forme granúl (štrku) alebo vo forme dosiek, ktoré sa s úspechom používajú pri izolovaní šikmých, ale aj plochých striech, a to aj takých, ktoré sú konštruované ako pochôdzne a aj pojazdné. Súčiniteľ tepelnej vodivosti penového skla λ je 0,04 až 0,048 W/(m.K).

Širšiemu použitiu penového skla bráni zatiaľ jeho cena. Ide však zrejme o materiál budúcnosti, nakoľko jeho výrobou sa zhodnocuje separované sklo.

Minerálna vlna

Izolačný materiál vyrábaný tavením hornín. Podľa východiskových surovín ide o kamennú alebo sklenú vlnu.

Kamenná vlna vzniká tavením čadiča. Do jemných vlákien sú vstrekované spojivá, hydrofobizačné oleje, protiplesňové prísady a pod. Materiál je po ochladení narezaný na potrebné rozmery. Vyrába sa v rolkách alebo doskách. Vďaka čadiču má kamenná vlna vysoký bod tavenia a odoláva ohňu. Kamenná vlna by však nemala byť dlhodobo vystavovaná vlhku.

Sklená vlna sa vyrába podobne, avšak z kremeňa. Vďaka príbuznosti má  podobné vlastnosti, ako kamenná vlna. Významnou prednosťou minerálnych tepelných izolácií je nízky difúzny odpor, a tým vysoká paropriepustnosť, to znamená, že vlhkosť skondenzovaná v obvodovej stene sa môže odparovať von. Vďaka tejto vlastnosti sa minerálna vlna často úspešne používa v difúzne otvorených konštrukciách. Súčiniteľ tepelnej vodivosti tohto materiálu je od λ = 0,035 W/(m.K).

S týmito materiálmi sa pracuje pomerne jednoducho, dobre sa režú i tvarujú. Pri manipulácii s nimi je však potrebné používať ochranný odev a pomôcky zabraňujúce nežiadúcim účinkom drobných úlomkov minerálnych vlákien na ľudské zdravie.

Organické tepelné izolácie

Sú na 100%-nej prírodnej báze, čiže ekologické a obnoviteľné. Spĺňajú všetky požiadavky na ekológiu výstavby. Žiaľ, aj keď majú najstaršiu históriu v ich využívaní, stále sú verejnosťou prijímané s veľkou dávkou nedôvery a rezervovanosti.

Ovčia vlna je jedinou izoláciou biologického pôvodu. Vyrába sa vo forme mäkkých izolačných dosiek alebo izolačných rohoží. Vďaka trvanlivému a pružnému ovčiemu vláknu sa veľmi dobre tvarovo prispôsobuje. Patrí do skupiny materiálov so súčiniteľom tepelnej vodivosti od λ = 0,040 W/(m.K). Ovčia vlna je silne horľavý materiál. Izolácia z nej je difúzne otvorená, vyznačuje sa vysokou paropriepustnosťou. Je potrebné ju ošetriť prostriedkami proti hmyzu a plesniam.

 

Konope patrí medzi často využívané technické rastliny na zatepľovanie. Jeho najväčšou prednosťou je rýchla obnoviteľnosť – rastie ešte rýchlejšie než drevo, navyše si pri pestovaní nevyžaduje veľkú starostlivosť ani ošetrovanie chemickými látkami. Podobne, ako ostatné rastliny, pri raste odbúrava CO₂. Pôda je navyše po zbere kvalitná. Z vlákien tejto rastliny sú vyrábané konštrukčné dosky aj tepelno-izolačné materiály vo forme dosiek či rúna.

Konopná izolácia

K dispozícii je aj konopná fúkaná sypká izolácia vhodná pre zateplenie neprístupných a tvarovo zložitejších priestorov. Vďaka porovnateľným vlastnostiam, keď λ je 0,035 W/(m.K), môžu konopné materiály nahradiť minerálnu vlnu. Uchovávajú si dlhodobo svoje vlastnosti, sú pevné, odolné proti vlhkosti, nehrozí ani napadnutie škodcami alebo hnilobou. Zaručujú zdravú mikroklímu a teda príjemné bývanie. Mierne ťažšie sa spracovávajú, nakoľko sa ťažšie režú.

Izolácie vyrobené z ľanu majú tiež svojich fanúšikov. Sú paropriepustné, majú zníženú horľavosť. Neobsahujú formaldehyd, živice a ani žiadne zdravotne závadné zlúčeniny. Ide teda o ekologický a zdravotne nezávadný produkt. Objemová hmotnosť okolo 32 kg/m³ svedčí o dostatočnej tuhosti materiálu, čo uľahčuje manipuláciu s touto izoláciou ale aj jej spracovanie. Sú predurčené pre difúzne otvorené skladby strešných plášťov. Ak by mal niekto pochybnosti o odolnosti ľanovej izolácie voči škodcom, tak odborníci majú odpoveď, že rastliny sú vo výrobnom procese zbavené hlavných zdrojov živín a výrobok obsahuje len celulózu. Nie je v ňom teda nič, čo by mohlo byť pozvánkou pre škodcov.

Podobné vlastnosti, ale zatiaľ menšie rozšírenie, majú izolačné materiály z drevených vlákien. Všetky tieto výrobky je možné považovať za čisto ekologické, pretože pri ich výrobe nie sú používané žiadne lepidlá. Majú vysokú tepelnú kapacitu (c = 2100 J/(kg·K)), vďaka ktorej sa v horúcich letných mesiacoch neprehrievajú, účinkujú súčasne ako tepelno-akumulačný materiál, sú paropriepustné, v konštrukcii navyše fungujú ako pijavý papier – vlhkosť pohltia a rozšíria bez toho, aby boli mokré.

Za zmienku stojí aj zatepľovanie balmi slamy, ktorá sa dá využiť aj ako stavebný materiál a doslova tak napĺňa obsah rozprávky o troch prasiatkach. Stavby zo slamy však stoja a majú čoraz viac nadšencov. Súčiniteľ tepelnej vodivosti λ je 0,052 až 0,080 W/(m.K). Na rozdiel od mnohých mylných predstáv ide o materiál, ktorý je ťažko horľavý. Má dobré akumulačné schopnosti. Výhodou je priaznivá cena. Práca so slamou je spojená s väčšou prácnosťou a prašnosťou pri práci.

Celulózové tepelno-izolačné materiály sa vyrábajú z recyklovaného novinového papiera, základnou surovinou je tu teda v prvopočiatku drevo. Roztrhaný novinový papier sa v procese výroby izolačnej zmesi zmiešava s prísadami, spravidla bóritanmi, ktoré zaisťujú jeho odolnosť proti škodcom, plesniam, hnilobe a ohňu. Potom je zmes rozomletá. Celulózová izolácia sa aplikuje fúkaním. Je ňou možné vyplniť akékoľvek, aj ťažko dostupné dutiny. Pri použití tohto materiálu však musíme počítať s takzvaným sadaním materiálu. Pri aplikácii, predovšetkým u strešných plášťov šikmých striech, je preto potrebné urobiť vhodné opatrenia, aby nedošlo k zosunutiu materiálu v smere gravitácie, a tým k znefunkčneniu izolácie. Súčiniteľ tepelnej vodivosti λ je približne 0,039 W/(m.K).

Na trhu sú k dispozícii aj ďalšie izolácie napr. z korku alebo kokosových vlákien. Ich použitie je však spojené s otázkou na zamyslenie – pokiaľ naozaj chceme ekologickú izoláciu na prírodnej báze, je nutné používať izoláciu prepravovanú cez polovicu sveta?