Tepelněizolační materiály pro energeticky efektivní dům

Výběr tepelněizolačních materiálů pro EED souvisí především s nároky na jejich aplikaci v nadstandardních tloušťkách a s tím, v jakém konstrukčním prvku jsou použity (styk s terénem, obvodová stěna, střecha apod.). Vhodným podpůrným nástrojem při výběru konstrukčního řešení, tepelně­izolačních a jiných materiálů je hodnocení environmentální kvality.

Vzhledem k poměrně nízké ceně a širokému výrobnímu základu se v praxi zatím dává přednost syntetickým pěnovým izolačním materiálům, zejména polystyrenům a polyuretanům. Hodnocení jejich environmentálních vlastností je negativní kvůli vysoké energetické náročnosti výroby, neobnovitelné surovinové základně (ropa, zemní plyn), ale i kvůli omezené možnosti recyklace, skladování či odstraňování.

Místo klasického pěnového polystyrenu (EPS) se čím dál častěji používá jeho modifikovaná varianta s příměsí asi 3 % grafitu. Zlepšená hodnota λ = 0,032 W/(m . K) vylepšuje tepelněizolační účinek šedého polystyrenu a umožňuje zmenšovat tloušťku stěny přibližně o 20 % (obr. 1). Vyznačuje se také nižší objemovou hmotností ρ = 12 kg/m³ (namísto 15 kg/m³). Zateplení okenního ostění se z požárněbezpečnostních důvodů obvykle realizuje minerální vlnou, jako alternativa se nabízí minerální pěna, čímž se rovněž snižuje potenciál okysličování.

Při volbě tepelněizolačního materiálu do vlhkého prostředí (např. ve styku s terénem) by se měl preferovat extrudovaný polystyren (XPS) a polyuretan (PUR) vypěňovaný CO₂ před XPS vyrobeným při použití škodlivých skleníkových plynů CFC a HCFC.

Tyto materiály jsou v mnoha oblastech nahraditelné jinými materiály představujícími menší zatížení životního prostředí, jako je např. pěnové sklo vyznačující se také vysokou pevností. Zajímavou alternativou tepelné izolace podlahové desky na terénu je použití granulátu z pěnového skla (vyráběného jako recyklát ze skleněných střepů) (obr. 2).

V kontextu udržitelné výstavby se upřednostňují konstrukční systémy, které po dosloužení umožňují nenáročné oddělení prvků a jejich zhodnocení, aniž by je bylo potřeba uložit na skládku. V tomto ohledu jsou ve srovnání se spřaženými konstrukcemi (např. omítnutý kontaktní zateplovací systém lepený ke zdivu) výhodnější zavěšené fasády na bázi dřeva (obr. 3).

Na lehké konstrukční systémy se používá převážně minerální vlna. Lehké desky z dřevní vlny mají spíše konstrukční (nosič omítky) než tepelněizolační funkci. V mnoha případech byly syntetické materiály úspěšně nahrazeny ryze přírodními izolačními materiály, např. měkkými dřevovláknitými deskami, korkem, ovčí vlnou, konopím nebo lnem. Jedním z nejprogresivnějších tepelněizolačních materiálů je celulóza. Jde o recyklovaný rozvlákněný papír a používá se zejména k vyplnění konstrukčních dutin stěn, podlah a střech (obr. 7).

Experimentálně se využívají i netradiční tepelně­izolační materiály, např. konstrukční systém typu low-tech na bázi slaměných balíků použitých jako výplň dřevěné rámové stavby (obr. 4) nebo v podobě samonosného uložení. Tento způsob je čím dál oblíbenější díky cenové dostupnosti, nenáročné montáži a stavebně-ekologickým výhodám této konstrukční skladby.

Podobně jako každý materiál musejí i materiály přírodního původu nebo recykláty odpovídat závazným požadavkům z hlediska stavebního zákona a příslušných vyhlášek (důležité je stanovisko stavebního úřadu, orgánů hygieny a požární ochrany).

Na stavební trh byly uvedeny nové high-tech materiály – např. nanopórovité hmoty nebo vakuová tepelná izolace, která se vyznačuje pěti- až desetinásobně účinnější tepelněizolační schopností v porovnání s dodnes běžnými materiály o hodnotě λ = 0,040 W/(m . K).

Vakuová izolace (λ = 0,002 až 0,008 W/(m . K)) je použitelná pro obvodové prvky EPD již od tloušťky 2,5 cm, což představuje velký potenciál zmenšování celkových tlouštěk konstrukcí (např. při izolování teras nebo obvodového pláště renovovaných budov) (obr. 5).

Jak funguje vakuová tepelná izolace? Kulatý tvar pyrogenní kyseliny křemičité snižuje prostup tepla vedením (pohybem tuhých těles). Infračervené kadidlo jako přísada minimalizuje prostup tepla zářením. Molekuly karbidu křemíku působí jako zrcadlo odrážející infračervené záření. Při odsávání klesá počet molekul vzduchu uvnitř tepelněizolační desky obalené fólií. Zbývající molekuly vzduchu se potom méně často srážejí. Každý náraz přenáší kinetickou energii, čímž zabezpečuje také prostup tepla – teplo není nic jiného než pohyb částic.

Zajímavý je také vývoj v oblasti využívání sluneční energie prostřednictvím netransparentních stavebních systémů, jako je např. latentní akumulační stěna inteligentním způsobem spojující pasivní využívání sluneční energie s letní tepelnou ochranou.

Obr. 6:  Skladba obvodové stěny s předsazeným solárním panelem a křivky znázorňující průběh teplot ve skladbě během zimního období
1 – bezpečnostní sklo, 2 – provětrávaná vzduchová mezera, 3 – solární plást (translucentní tepelná izolace), 4 – tepelná izolace (měkké dřevovláknité desky)

Zpracováno podle publikace Nagy, E.: Nízkoenergetický a energeticky pasivní dům. Bratislava: JAGA GROUP, s. r. o., 2009
Foto: E. Kaltenegger, M. Hudec