Čo so škárami v tepelnej izolácii?

V dôsledku stále sa zvyšujúcich požiadaviek na úsporu energie vyvolaných nárastom cien sa čoraz častejšie stavajú energeticky úsporné budovy. S tým sa spája aj požiadavka na zväčšovanie hrúbky tepelnej izolácie a zmeny stavebných konštrukcií. Zároveň sa kladie väčší dôraz na vzduchotesnosť stavebných konštrukcií. Tepelnoizolačné materiály na báze minerálnych vlákien, penových plastov a podobne sa vyrábajú väčšinou v doskovej forme a následne sa montujú na stavbe. Vyhotovenie spojov týchto izolačných dosiek významnou mierou ovplyvňuje tepelné straty stavebného objektu.

Tepelný odpor a súčiniteľ prechodu tepla

Výpočtové postupy na stanovenie tepelného odporu a súčiniteľa prechodu tepla definuje STN 73 0540. V najčastejších prípadoch sa posudzuje smer tepelného toku kolmo na jednotlivé vrstvy konštrukcie bez vplyvu tepelných mostov zabudovaných v konštrukcii alebo spojoch tepelnej izolácie.
Výrobcovia tepelných izolácií udávajú tepelnú vodivosť materiálu tzv. deklarovanou lambdou (lD), ktorú predpisuje európska nor­ma pri použití označenia CE na výrobkoch. Deklarovaná lambda sa meria pri teplote +10 °C v suchom stave (bez vplyvu vlhkosti). Na výpočet tepelnej vodivosti treba pri materiáloch do strešných konštrukcií vždy použiť návrhovú (výpočtovú) hodnotu. Deklarovaná lambda sa v prípade izolačných materiálov vplyvom vlhkosti výrazne zhoršuje. Pri nasiakavých izoláciách (minerálna izolácia) sa môže lambda (tepelná vodivosť) zhoršiť pri zabudovaní do stavby o 10 až 15 % a viac. Pri penových plastoch s uzatvorenou bunkovou štruktúrou, ktoré majú malú nasia­kavosť, sa môže lambda zhoršiť o 1 až 8 %. Pri 2-percentnej zvýšenej vlhkosti sa lamb­da minerálnych izolácií zhorší až o 50 %.

Zabudované tepelné mosty

Ďalším zhoršujúcim prvkom sú zabudované materiály do strešných skladieb s horšími izolačnými vlastnosťami, ako má samotná tepelná izolácia. Čím je hrúbka tepelnej izolácie väčšia, tým výraznejšie sa zabudované tepelné mosty prejavujú (obr. 1).

Typickým tepelným mostom sú zabudované drevené krokvy (obr. 2, tab. 1), drevené zbíjané väzníky (obr. 3, tab. 2) a kotviace prvky (skrutky) vo vrstve tepelnej izolácie (obr. 4, tab. 3). Drevo má viac ako 4-krát hor­šiu tepelnú vodivosť ako minerálna izolácia a zaberá približne 30 % plochy strechy.

Škárová netesnosť v spojoch

Tepelná izolácia na báze minerálnych vlákien má tuhé tupé spoje, izolácia na báze penových plastov tupé, na pero a drážku alebo ozub. Správanie sa styku izolačných dosiek bolo vždy predmetom dohadov o jeho vplyve na tepelné straty. Ak spoje izolačných dosiek naozaj vplývajú na tepelné straty, aký výrazný je ich vplyv a akú šírku môžu mať škáry? Výrobcovia izolačných dosiek nie vždy zaručujú dokonalú pravouhlosť dosky, v dôsledku čoho sa dosky niekedy nedajú k sebe úplne priraziť. V prípade izolácie s tupým spojom bude vplyv škárovej netesnosti väčší ako pri doskách so spojmi na ozub alebo pero a drážku.

Korekcia celkového súčiniteľa prechodu tepla v závislosti od druhu spoja izolačnej dosky vplyvom škárovej netesnosti v spojoch izolácie sa uvádza v STN EN ISO 6946: 2008 (Stavebné konštrukcie. Tepelný odpor a súčiniteľ prechodu tepla. Výpočtová metóda (ISO 6946: 2007)) (tab. 4).

Na obr. 5 vidieť spoj tepelnej izolácie na báze minerálnej vlny. Spoje izolácie sú na doraz, hrana je tupá. Z hľadiska tolerancie šírky, dĺžky, pravouhlosti a rozmerovej stability izolácie škáry nie sú širšie ako 5 mm.

Na obr. 6 a 7 vidieť tepelnú izoláciu na báze penových plastov. Spoje sú na doraz, hranu tvorí ozub alebo je izolácia uložená vo viacerých vrstvách s prestriedaním škár.

Výrobcovia tepelných izolácií na báze penového plastu – EPS a XPS – vyrábajú izolácie s tupým spojom a spojom na ozub. Výrobcovia PIR izolácií vyrábajú izolácie s tupým spojom, spojom na ozub a spojom na P+D (pero a drážku) (obr. 8 až 13). Veľkosť ozubov a profilácia spojov P+D je u každého výrobcu odlišná. Spoj na ozub je pravouhlý s dĺžkou ozubu 12 až 15 mm. Spoje na P+D sú pravouhlé alebo kónické s dĺžkou pera 15 až 20 mm. Rôznorodosť spojov vyvoláva otázku, či má tvar spoja vplyv na prechod tepla, ako spoj ovplyvňuje šírka škáry a či sú v súlade s normatívnymi hodnotami.

Praktickým overením správania minerálnej izolácie v spojoch sa zaoberala spoločnosť Rockwool. Reálnym meraním sa podarilo preukázať, že spoje minerálnej izolácie s veľkosťou do 5 mm pri jednovrstvovom ukladaní dosiek nevykazujú zhoršenie prechodu tepla škárami. Tým sa potvrdila normová správnosť korekcie nula (ΔU = 0,00).

Podobné merania realizovala aj spoločnosť Puren, nemecký výrobca PIR izolácií z tvrdej polyuretánovej peny. Zisťoval sa vplyv a veľkosť škárovej netesnosti na tepelné straty a porovnali sa s hodnotami EN ISO 6949. Zároveň sa overil tvar spojov izolačných dosiek aj ďalších výrobkov dostupných na trhu.

Meranie sa realizovalo v termokomore, pričom teplota v exteriéri bola –15 °C a teplota v interiéri +20 °C. Na vonkajšej strane sa použila poistná difúzna hydroizolácia, na vnútornej strane PE parozábrana. Veľkosť škáry sa modelovala na 0, 1, 3 a 5 mm.

Hodnotenie geometrie spojov (zámkov)

Hodnotili sa spoje na ozub a na pero a drážku. Merania preukázali, že horším spojom na P+D sú pravouhlé zámky ako kónické zámky. Kónické zámky vykazovali menší tepelný tok ako kolmé zámky. Spoje na ozub (obr. 17 až 19, tab. 6) boli horšie ako spoje na P+D (obr. 14 až 16, tab. 5).
Tupé spoje sa nehodnotili, pretože tento typ spoja vykazuje vysoké tepelné straty, aj keď je úplne na doraz. Nie je preto vhodný na realizáciu nízkoenergetických a pasívnych domov.

Meraním sa preukázal vplyv hrúbky tepelnej izolácie na veľkosť tepelných mostov v dôsledku škárovej netesnosti v spojoch tepelnej izolácie. Čím bude hrúbka tepelnej izolácie väčšia, tým väčšie budú aj tepelné mosty (obr. 20). Preto je táto problematika pri dnešných zvýšených požiadavkách na hrúbku tepelnej izolácie závažnejšia ako pred 10 rokmi.

Záver

Praktickým overením veľkosti škárovej netesnosti tepelných izolačných materiálov na báze tvrdej polyuretánovej peny PIR v porovnaní s normou EN ISO 6946 sa podarilo preukázať rozdielnosť medzi normou a realitou:

• veľkosť škáry viac ako 3 mm, spoj P+D – zodpovedá úrovni korekcie 2, ΔU = 0,04;
• veľkosť škáry menej ako 3 mm, spoj ozub – zodpovedá úrovni korekcie 2, ΔU = 0,04;
• veľkosť škáry 1 mm, spoj P+D – zodpovedá úrovni korekcie 1, ΔU = 0,01;
• veľkosť škáry menej ako 1 mm, spoj ozub – zodpovedá úrovni korekcie 2, ΔU = 0,04.

V praxi to znamená, že tvar spoja – zámku v izolačných doskách a veľkosť škáry zohrávajú veľmi dôležitú úlohu. Výrobcovia by preto mali dbať na vysokú presnosť pravouhlosti izolačných dosiek na báze penových plastov a zhotovovatelia by mali klásť dôraz na správny spôsob uloženia izolácie.
Škárová netesnosť v prípade penových plastov ukladaných v dvoch vrstvách s tupými spojmi a preloženými škárami sa netestovala. Tento spôsob sa z hľadiska možnej kondenzácie medzi vrstvami izolácií a následnej kondenzácie škárovou netesnosťou medzi doskami a možného premŕzania až k parozábrane neodporúča.

TEXT: Ing. Luděk Kovář
FOTO: archív PUREN

Ing. Luděk Kovář je obchodným zástupcom spoločnosti Puren GmbH v ČR a SR.

Literatúra
1.    Hanzalová, L. – Šilarová, Š.: Ploché střechy.
Praha: Informační centrum ČKAIT, 2005.
2.    SFS-intec: Heat losses throus flat roof fasteners.
3.    Svoboda, Z.: Šíření tepla ve zdivu z dutinových tvarovek ve svislém směru. In: Sborník přednášek konference „Simulace budov a techniky prostředí SBTP 2010“, pp. 3 – 6, Praha, 2010.
4.    Firemné materiály spoločnosti Rockwool.
5.    Skotnicová, I.: Sborník přednášek Čeladná.
Ostrava: VŠB – TU.
6.    STN 73 0540: 2012: Tepelná ochrana budov. Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Časť 2: Funkčné požiadavky.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.