Tepelnoizolačné materiály

Optimálna tepelná izolácia nám znižuje úniky tepla cez obvodové konštrukcie a zároveň utesňuje budovu pred prenikaním chladnejšieho vonkajšieho vzduchu do interiéru. Na slovenskom trhu máme v súčasnosti širokú paletu izolačných materiálov, ktoré v sebe kombinujú rôzne vlastnosti.

Galéria

Vlastnosti tepelnoizolačných materiálov Najdôležitejšou vlastnosťou izolačných materiálov je ich schopnosť znižovať tepelnú vodivosť danej konštrukcie, túto schopnosť môžeme číselne vyjadriť hodnotou tepelného odporu. Tepelný odpor pre danú vrstvu materiálu stanovíme podľa jej hrúbky a koeficientu tepelnej vodivosti λ. Koeficient tepelnej vodivosti pre jednotlivé stavebné výrobky orientačne uvádza STN 730540 Tepelná ochrana budov, časť 3 Vlastnosti prostredia a stavebných výrobkov. 

Vhodným výberom tepelnoizolačných materiálov môžeme prispieť aj ku zvýšeniu pasívnej požiarnej bezpečnosti stavieb. Svojimi vlastnosťami by nemali požiarnu odolnosť znižovať, ale naopak zvyšovať.  Jedným z dôležitých faktorov, ktorý trebazohľadniť pri vytváraní prirodzenej a optimálnej klímy na bývanie a ktorý musí spĺňať stavebná konštrukcia, je samovoľná difúzia. Tú v plnej miere ovplyvňujú  použité materiály vrátane izolačných komponentov. Relatívna vlhkosť v byte nesmie byť ani príliš vysoká (riziko vzniku plesní a šírenia baktérií), ale ani príliš nízka (suchý vzduch a ochorenia dýchacích ciest). Izolačný materiál nesmie meniť svoje charakteristiky ani pri pôsobení klimatických vplyvov a svoje rozmery si musí zachovať aj pri teplotných zmenách. Taktiež je dôležité, aby sa izolácia dala ľahko a rýchlo upraviť na požadovaný rozmer a tvar. 

Typy tepelnoizolačných materiálov
Ešte pred niekoľkými desiatkami rokov sa na izoláciu stavebných konštrukcií používali výhradne jednoduché materiály na rastlinnej, prípadne biologickej báze (slama, trstina, ovčia vlna a pod.), v súčasnosti však máme na stavebnom trhu izolanty nielen z rôznych prírodných, ale aj zo syntetických materiálov.

Sú to:
– izolácia na báze ropných produktov, (polystyrén EPS, XPS, penový polyetylén a polyuretán),
– minerálne izolácie, (minerálna pena, expandovaný perlit, minerálna vlna),
– izolácie z drevnej suroviny, (mäkké vláknité dosky, cementotrieskové dosky),
– izolácie rastlinného pôvodu, (slama, celulózové vlákna a ostatné),
– izolácie živočíšneho pôvodu (ovčia vlna).

Izolácie na báze ropných produktov

Expandovaný polystyrén (EPS)
Je jedným z najbežnejších penových materiálov používaných v stavebníctve ako izolačný materiál. EPS sa vyrába od roku 1949. Pri jeho výrobe sa najprv pripravuje speňovateľný polystyrénový granulát, ktorý má podobu tvrdých, približne milimetrových perličiek. Tento granulát sa prepeňuje pri teplote asi 100 °C. Po predpenení sa granulát musí nechať odležať a následne sa ďalším ohrevom dokončuje expanzia spojená so zlepením guľôčok do celistvého bloku. Vyrobené bloky sa ďalej režú na dosky alebo požadované tvary. EPS sa v praxi najčastejšie používa pri objemovej hmotnosti 20, 25 a 30 kg/m³. Prednosťou EPS je jeho nízka objemová hmotnosť a relatívne nízka cena, jeho nevýhodu sú veľké objemové zmeny. Zmršťovanie zapríčiňuje únik zvyškov napeňovadla. Tento jav je ešte viac zosilnený vplyvom nízkych alebo vysokých teplôt. Vysoký difúzny odpor spôsobuje, že konštrukcia s tepelnou izoláciou z EPS neprepúšťa vlhkosť z interiéru. Neupravený EPS má vysokú horľavosť, a tak znižuje požiarnu bezpečnosť stavby.  

Extrudovaný polystyrén (XPS)
Výroba základnej suroviny XPS je podobná ako pri EPS s tým, že tavenina polystyrénu s nadúvadlom sa vytlačuje závitnicou do požadovaného bloku. Celá výroba je dosť zložitá, a preto je aj extrudovaný polystyrén výrazne drahší ako EPS. Extrudovanou výrobou dostáva polystyrén vyššie pevnostné charakteristiky a nízku nasiakavosť. Pre tieto vlastnosti je vhodný na použitie pri obrátených plochých strechách. Používa sa však najmä na izoláciu základov, stien a podláh. Na oba druhy polystyrénov negatívne pôsobia organické rozpúšťadlá a teploty vyššie ako 75 °C. 

Penový polyetylén
Vyrába sa vytlačovaním (extrúziou) taveného polyetylénu, ktorý je sýtený plynom. Pri objemovej hmotnosti 35 kg/m³ má koeficient tepelnej vodivosti asi 0,045 W/(m . K). Najčastejšie sa používa do podláh, ako pružná útlmová fólia (s hrúbkou 5 mm) na elimináciu krokového hluku a vŕzgania vzniknutého trením dvoch tvrdých vrstiev. Používa sa aj na izoláciu potrubia či plošnú izoláciu striech. Tento materiál má dobrú flexibilitu a veľmi ľahko ho upravíme na požadovaný rozmer. Nevýhodou je jeho vyššia cena.  

Penový polyuretán
Polyuretány patria k najnovším izolačným materiálom a ich použitie v súčasnosti zažíva veľký rozmach. Najznámejšie sú montážne polyuretánové peny v striekacích aparátoch. Tieto materiály používame na dodatočné doizolovanie otvorových konštrukcií, kde do vzniknutého montážneho otvoru vstrekneme nenapenenú látku, ktorá zreaguje s okolitým vzduchom a potom vyplní otvor, kde po určitom čase dosiahne pružnosť. Polyuretánové prefabrikáty majú najnižší súčiniteľ tepelnej vodivosti u nás dostupných izolačných materiálov (0,030 W/(m . K)). Penový polyuretán je náchylný na zvýšenú vlhkosť, ktorá spôsobuje dodatočné vypeňovanie a následnú degradáciu izolačného materiálu. V tvrdom stave je však tento izolant nenasiakavý. Preto rozlišujeme mäkký polyuretán, ktorý sa v stavebníctve takmer vôbec nepoužíva, a tvrdú polyuretánovú penu. Tá sa uplatňuje pri zatepľovaní striech, stien suterénov a všade tam, kde nehrozí riziko navlhnutia tohto materiálu.

Minerálne izolácie

Minerálna pena alebo tzv. penové sklo
Tento izolačný materiál sa vyrába asi od 40. rokov minulého storočia, je to anorganický pórovitý  materiál, ktorý sa vyznačuje vysokou pevnosťou v tlaku. Vyrába sa tavením mletých sklených črepín, sklárskeho piesku a uhlia pri teplote asi 1 000 °C. Pri tomto tavení dôjde až k 12-násobnému napeneniu, a tak vznikne pórovitá penová štruktúra. Tento materiál má dobré pevnostné vlastnosti, je nenasiakavý, biologicky stabilizovaný, koeficient tepelnej vodivosti má od  0,038 do 0,049 W/(m . K). Penové sklo môžeme použiť pri extrémnych teplotách od –260 až do +430 °C. Jeho nevýhodou je však vysoká cena.

Expandovaný minerál – expandovaný perlit
Expandovaný minerál sa vyrába tepelným spracovaním horniny sopečného pôvodu – perlitu, ktorý má chemické zloženie a vlastnosti podobné ako sklo. Pri teplotách 950 až 1 200 °C upravená surovina expanduje a zväčší objem zrniek až 10-násobne na výsledný produkt, ktorý je vo forme sivobielych dutých guľôčok. Expandovaný perlit je chemicky neutrálny, nehorľavý, odolný proti mrazu, objemovo stály a má sypnú hmotnosť od 60 do 120 kg/m³. Používa sa ako sypaná izolácia, ktorá dobre vypĺňa tvar. Expandovaný perlit je však nasiakavý vodou, takže má obmedzené možnosti použitia. 

Minerálna čadičová vlna
Tento, u nás najrozšírenejší tepelno-izolačný materiál sa vyrába tavením troskočadičovej zmesi pri teplote 1 350 až 1 400 °C a roztavená zmes sa rozvlákňuje na odstredivých bubnoch. Na letiace vlákno sa nanáša vodný roztok spojiva – živice (zabezpečuje kompaktnosť izolačného koberca) – a silikónového oleja (zvyšuje hydrofobizáciu, t. j. vodoodpudivosť izolačného materiálu). Izolačné vlákna sa potom vrstvia do koberca. Na konci výrobného procesu sa výrobky povrchovo upravujú alebo sa balia do balíkov s PE fóliou. Izolácie na báze minerálneho vlákna sa vyrábajú v objemových hmotnostiach 30 až 200 kg/m³ a s koeficientom tepelnej vodivosti 0,035 až 0,045 W/(m . K). Rozsah objemových hmotností minerálnej vlny nám ju umožňuje aplikovať do všetkých stavebných konštrukcií – od nezaťažovaných izolácií v konštrukciách šikmých striech až po zaťažované izolácie v podlahách a plochých strechách. Vďaka svojej difúzii a tvarovej stálosti (stabilita celého systému aj pri kolísaní teplôt) sú tieto výrobky vhodné aj na zateplenie obvodových stien. Výrobky na báze minerálnych vláken sú anorganické a chemicky neutrálne, nehorľavé, a preto ich možno použiť aj na požiarnu izoláciu budov a technologických zariadení. Vláknitá štruktúra výrobkov so vzduchovými dutinami absorbuje dopadajúce zvukové vlny, takže minerálnu vlnu môžeme aplikovať aj ako akustickú izoláciu. 

Izolácie z drevnej suroviny

Mäkké vláknité dosky
Ako izolačné materiály na báze drevených materiálov sa najčastejšie používajú mäkké vláknité dosky, ktoré sa vyrábajú rozvláknením drevených štiepok alebo odrezkov. Vyrábajú sa bez použitia prídavných lepidiel mokrým procesom. Ich objemová hmotnosť je nižšia ako 400 kg/m³. Tieto izolácie sa považujú za mimoriadne ekologické a sú vhodné ako tepelná a akustická izolácia v interiéroch aj exteriéroch. Mäkké vláknité dosky majú malú odolnosť proti vlhkosti a pôsobeniu biologických škodcov a sú horľavé, takže zvyšujú riziko požiaru. Aby sa zvýšila požiarna bezpečnosť, treba aj tieto výrobky do určitej miery upraviť. 

Cementotrieskové dosky
Ako izolačný materiál môžeme z tejto skupiny výrobkov použiť len dosky z drevitej vlny, ktoré sa vyrábajú v objemovej hmotnosti do 400 kg/m³. Drevená vlna sa v doskách spája bežným portlandským cementom alebo cementmi na báze horčíka. Tieto izolačné dosky sa používajú na tepelnú izoláciu stien, stropov a obvodových múrov. Často sa používajú ako stratené debnenie stropných a vencových konštrukcií. Na dosiahnutie väčšieho tepelného odporu sa cementotrieskové dosky kombinujú s doskami z minerálnych vlákien alebo polystyrénu. Povrch týchto dosiek je dostatočne pevný a ľahko sa upravuje, preto ho často používame vo fasádnych zatepľovacích systémoch.

Izolácie rastlinného pôvodu

Slama
Tento čisto prírodný produkt patril k izolačným materiálom najmä v minulosti, no v súčasnosti sa znova vracia do stavebných konštrukcií. Slamu môžeme použiť vo forme zlisovaných balíkov. Používa sa ako výplň nosných stien, kde sa ukladá do dreveného hrazdenia. Ak je slama dobre vymlátená, nie je lákadlom pre hraboše a v prípade vysokej komprimácie má aj relatívne vysokú požiarnu odolnosť, pretože oheň nemá v takejto konštrukcii dostatok kyslíka na horenie. Výhodou slamy ako stavebného materiálu je ľahká dostupnosť, nízka cena, ekologická neškodnosť a recyklovateľnosť. 

Celulózové vlákna
Celulózové vlákna sa vyrábajú najmä zo starého recyklovateľného papiera. Na zvýšenie odolnosti proti škodcom a požiaru ich však musíme chemicky upravovať. Zväčša sa dodáva a aplikuje ako voľne sypaná alebo fúkaná izolácia do dutín neprístupných priestorov. Transportuje sa vo vreciach. Pri aplikácii ju môžeme striekať s vodou alebo so spojivom. Neodporúčame ju používať na celulózové vlákna do konštrukcií, ktoré by boli v priamom styku s interiérom, pretože často dochádza k vyprašovaniu veľmi jemného vlákna.  

Ostatné rastlinné vlákna
Z ostatných rastlinných materiálov sa ako izolanty v podobe vláken najčastejšie používajú bavlna, sisal, kokosové vlákna, ľanové vlákna a pazderie.

Izolácie živočíšneho pôvodu

Ovčia vlna
Izolácia na báze ovčej vlny sa vyrába zložitým skladaním vlnoviek, vyformovaných z ovčieho rúna, ktoré sa mechanicky prichytia k nosnej sieťke z polypropylénu. Takto možno spracovať neforemné ovčie rúno do foremného kotúča s rôznou šírkou a hrúbkou 40 až 160 mm. Tento materiál sa vyrába v objemovej hmotnosti 13 až 25 kg/m3. Koeficient tepelnej vodivosti izolácie z ovčej vlny je asi 0,038 W/(m . K). Aby bola ovčia vlna odolná proti biologickým škodcom a mala vyššiu požiarnu odolnosť, musí sa chemicky upravovať. Výhodou ovčej vlny je, že dokáže prijať vzdušnú vlhkosť až do jednej tretiny svojho objemu a opäť ju vrátiť do ovzdušia. Vďaka tejto vlastnosti môže izolácia z ovčej vlny prirodzene regulovať vlhkosť v miestnosti.

Záver
Izolácia, a teda zatepľovanie znamená opodstatnenú a návratnú investíciu. Dôležitý je pre nás najmä správny výber izolantu. Ten svojimi vlastnosťami musí zodpovedať požiadavkám konštrukcie, do ktorej ho budeme dávať. Aby sme si zo širokého spektra izolačných materiálov vybrali ten najvhodnejší a s najlepšími vlastnosťami, musíme si uvedomiť, že najnižšia cena nie vždy znamená najvyššiu úsporu, nehovoriac o kvalite obytného a pracovného prostredia, na ktorý priamo vplýva. 

Text: Ing. Miroslav Zliechovec
Foto: Ing. J. Zliechovec, BACHL, ISOVER, KNAUF INSULATION, URSA, VUNO HREUS a archív JAGA
Zdroj: časopis Urob si sám