Tepelná izolace: hlavní vlastnosti

17.10.2017 Tepelnými izolacemi se rozumí stavební materiály a výrobky určené k zateplování stavebních konstrukcí a konstrukcí, jakož i různé technické aplikace. Hlavním znakem tepelně izolačních materiálů je jejich vysoká pórovitost a následně nízká průměrná hustota a nízká tepelná vodivost. Použití tepelně izolačních materiálů ve stavebnictví umožňuje snížit hmotnost konstrukcí a snížit spotřebu konstrukčních stavebních materiálů (beton, cihla, dřevo atd.). Tepelně izolační materiály výrazně zlepšují komfort v obytných oblastech. Nejdůležitějším cílem zateplování stavebních konstrukcí je snížení spotřeby energie na vytápění objektu. Hlavní cestou ke snížení energetických nákladů na vytápění budov je zvýšení tepelného odporu obvodových plášťů budov pomocí tepelně izolačních materiálů (TIM).
Od roku 2000 se regulační požadavky na vypočítaný odpor prostupu tepla obvodových konstrukcí v Rusku zvýšily v průměru 3,5krát a jsou téměř stejné jako podobné normy ve Finsku, Švédsku, Norsku, severní Kanadě a dalších severních zemích. Hodnota (TIM) se odpovídajícím způsobem zvýšila.

Hlavní technické charakteristiky

Vlastnosti tepelně izolačních materiálů ve vztahu ke konstrukci charakterizují následující hlavní parametry. Nejdůležitější technickou charakteristikou TIM je tepelná vodivost – schopnost materiálu přenášet teplo svou tloušťkou, protože na ní přímo závisí tepelný odpor obvodové konstrukce. Kvantitativně se určuje součinitelem tepelné vodivosti λ, který vyjadřuje množství tepla prošlého vzorkem materiálu o tloušťce 1 m a ploše 1 m2 s rozdílem teplot na protilehlých plochách 1 °C za 1 hodinu. Součinitel tepelné vodivosti v referenční a regulační dokumentaci má rozměr W/(m ° C ). Tepelná vodivost tepelně izolačních materiálů je ovlivněna hustotou materiálu, typem, velikostí a umístěním pórů (dutin) atd. Velký vliv na tepelnou vodivost má také teplota materiálu a zejména jeho vlhkost. Metody měření tepelné vodivosti v různých zemích se od sebe výrazně liší, proto je při porovnávání tepelných vodivostí různých materiálů nutné uvést, za jakých podmínek byla měření provedena.
Hustota – poměr hmotnosti suchého materiálu k jeho objemu stanovený při daném zatížení (kg/m3).
Pevnost v tlaku – jedná se o velikost zatížení (KPa) způsobující změnu tloušťky výrobku o 10 %.
Stlačitelnost – schopnost materiálu měnit tloušťku vlivem daného tlaku. Stlačitelnost je charakterizována poměrnou deformací materiálu vlivem zatížení 2 kPa.
Absorpce vody — schopnost materiálu absorbovat a zadržovat vlhkost ve svých pórech (dutinách) v přímém kontaktu s vodou. Nasákavost tepelně izolačních materiálů je charakterizována množstvím vody, které suchý materiál absorbuje, když je ve vodě, vztaženo na hmotnost nebo objem suchého materiálu. Pro snížení nasákavosti do nich přední výrobci tepelně izolačních materiálů zavádějí vodoodpudivé přísady.
Sorpční vlhkost – rovnovážná hygroskopická vlhkost materiálu za určitých podmínek po danou dobu. S rostoucí vlhkostí tepelně izolačních materiálů se zvyšuje jejich tepelná vodivost.
Mrazuvzdornost – schopnost materiálu ve stavu nasyceném vlhkostí odolávat opakovanému střídavému zmrazování a rozmrazování bez známek destrukce. Trvanlivost celé konstrukce výrazně závisí na tomto ukazateli, údaje o mrazuvzdornosti však nejsou uvedeny v GOST nebo TU.
Propustnost vodních par — schopnost materiálu zajistit difúzní přenos vodní páry. Difúze páry je charakterizována odporem propustnosti páry (kg/m2·h·Pa). Paropropustnost TIM do značné míry určuje prostup vlhkosti obvodovou konstrukcí jako celkem. Ten je zase jedním z nejvýznamnějších faktorů ovlivňujících tepelný odpor obvodové konstrukce. Aby nedocházelo k hromadění vlhkosti ve vícevrstvé obvodové konstrukci a s tím spojenému poklesu tepelného odporu, měla by se paropropustnost vrstev zvyšovat ve směru od teplé strany plotu k chladné.
Propustnost vzduchu. Čím nižší je propustnost vzduchu TIM, tím vyšší jsou tepelně izolační vlastnosti. Měkké izolační materiály umožňují průchod vzduchu tak dobře, že pohybu vzduchu musí být zabráněno použitím speciální ochrany proti větru. Tuhé výrobky mají zase dobrou vzduchotěsnost a nevyžadují žádná zvláštní opatření. Samotné je lze použít jako větrolamy. Při instalaci tepelné izolace vnějších stěn a jiných svislých konstrukcí vystavených tlaku větru je třeba pamatovat na to, že při rychlosti větru 1 m/s a vyšší je vhodné posoudit potřebu ochrany před větrem.
Požární odolnost – schopnost materiálu odolávat vysokým teplotám bez vznícení, poškození struktury, pevnosti a dalších vlastností. Podle skupiny hořlavosti se tepelně izolační materiály dělí na hořlavé a nehořlavé. Toto je jedno z nejdůležitějších kritérií pro výběr tepelně izolačního materiálu.

Obecné zásady tepelné izolace

1. Tepelná izolace stavebních konstrukcí musí být navržena tak, aby plnila funkce, které jsou jí přiřazeny po celý životní cyklus konstrukce.

2. Projekt musí popisovat metody pokládky a ochrany tepelně izolačních materiálů pro zajištění stanovené tepelné vodivosti. Izolační materiál musí vyplnit celý objem stanovený projektem a odolat zatížením vznikajícím jak při montáži, tak během provozu. V případě potřeby musí projekt obsahovat popis metod vyplňování spár.

3. Vrstva tepelně izolačního materiálu na závětrné straně objektu musí být chráněna před větrem. Větruodolná vrstva musí pokrývat celý izolační materiál a být tak hustá, aby zabránila pronikání proudění vzduchu do nebo skrz stavební konstrukce, které by výrazně snižovaly izolační vlastnosti materiálu. Zvláštní pozornost by měla být věnována spojům vnějších stěn a základových zdí, vnějších stěn a půdních podlah, rohům vnějších stěn a rámům otvorů.

4. Pokud u vícevrstvé uzavírací konstrukce klesá paropropustnost vrstev při přechodu z teplé strany na studenou, vzniká nebezpečí kondenzace vlhkosti uvnitř konstrukce. Pro minimalizaci tohoto efektu je na teplé straně plotu instalována speciální parozábrana, jejíž paropropustnost je minimálně několikanásobně vyšší než u vnějších vrstev. Švy a spoje parozábrany musí být utěsněny.

5. Obvodová konstrukce musí být navržena tak, aby vytvářela co nejpříznivější podmínky pro volný únik par vlhkosti, které do ní nevyhnutelně pronikají. Pokud je nutné chránit tepelně izolační materiály před větrem nebo atmosférickou vlhkostí, je vhodné použít speciální „dýchací“ membrány, které jsou průhledné pro únik vodních par.

6. Výzkum ukázal, že mnoho negativních jevů, které se vyskytují ve vícevrstvých uzavíracích konstrukcích (plísně, hniloba, formaldehyd, radon atd.), je obvykle spojeno s vlhkostí. Klíčem ke spolehlivému provozu uzavírací konstrukce je zohlednění celého rozsahu problémů přenosu tepla a hmoty ve fázi návrhu. V projektu musí být popsány způsoby pokládky a ochrany tepelně izolačních materiálů pro zajištění stanovené tepelné vodivosti. Izolační materiál musí vyplnit celý objem stanovený projektem a odolat zatížení, které vzniká jak při instalaci, tak během provozu. V případě potřeby musí projekt obsahovat popis metod vyplňování spár.