Fasádní pláště, Legislativa

Aerogelová tepelněizolační omítka s oceněním Schweizerischer Umweltpreis 2014

Ani není nutné zdůrazňovat, že v šetrné, čisté a uklizené zemi, jako je Švýcarsko, je péče o životní prostředí občanským zájmem i bez zákonů a vyhlášek a udělení ceny životního prostředí znamená pro laureáta vysokou prestiž. Letošní cenu Schweizerischer Umweltpreis 2014 v kategorii inovace obdrželi za vývoj aerogelové tepelněizolační omítky Fixit 222 společně švýcarský spolkový výzkumný a zkušební ústav EMPA (Eidgenössiche Materialprüfungs- und Forschungsanstalt), Dübendorf, a společnost Fixit AG, Holderbank, ze skupiny Fixit Gruppe, kam patří též značky stavebnin Hasit, Kreisel a Röfix.

Omítka vznikla v rámci výzkumného projektu SuRHiB (Sustainable Renovation of Historical Buildings). 

Plně minerální systém omítky je založen na přírodním hydraulickém vápně (jakosti NHL 5 dle EN 459-1) s malou přísadou bílého cementu (bez chromanů CrO4–2), vápenného hydrátu, jemnozrnného agregátu (d50 do 1,4 mm) a aerogelového granulátu. Oceněná omítka je první aerogelovou omítkou, zatímco deskové materiály s aerogelem, jako např. StoTherm In Aevero s λ 14 mW.m–1K–1, byly vyvinuty dříve. 

Graf: Porovnání hodnot součinitele tepelné vodivosti λ [mW.m–1K–1] běžných omítek a aerogelové tepelněizolační omítky Fixit 222

Aerogel nositelem tepelněizolační schopnosti omítky
Aerogel od firmy Cabot Corp. používaný do omítky Fixit 222 a často označovaný jako „zmrzlý dým“, je hydrofobní a nehořlavý pevný gel oxidu křemičitého SiO2, obsažený v granulátu v množství cca 5 %, zatímco cca 95 % tvoří vzduch v pórech o průměru 20–40 nm (1 nm = 10–9 m). Má podobu agregátů středního průměru d50 0,008–2 mm jemných částic nanometrové velikosti. Hustota aerogelu je pouhých 3 až 9 kg.m–3 a měrný povrch 750 m2.g–1 (už byl ale vyroben i aerogel s hustotou jen 0,003 kg.m–3, s obsahem vzduchu 99,8 % obj., s podílem SiO2 jen 0,2 % obj. a měrným povrchem až 1000 m2.g–1). Aerogely na bázi SiO2 dnes dodává více výrobců a jejich vlastnosti se nepatrně liší.

U použitého aerogelu Cabot má součinitel tepelné vodivosti λ podle provedení hodnotu 9–22 mW.m–1K–1. Proti tomu objemová hmotnost pěnového polystyrenu EPS je 30 kg.m–3 a jeho tepelná vodivost λ je 33 až 39 mW.m–1K–1. Aerogel propůjčuje omítce Fixit 222 tepelnou vodivost λ 28 mW.m–1K–1, a překonává tak tepelněizolační desky z „pěnového“ expandovaného EPS. Tepelná vodivost aerogelu je poloviční až třetinová oproti běžným omítkám používaným pro sanaci historických objektů (porovnávané omítky měly střední hodnotu λ 83 mW.m–1K–1). Díky aerogelu je omítka Fixit 222 výrazně lehká s hustotou 220 kg.m–3

Obr. 1: Sypký aerogelový granulát použitý pro omítku Fixit 222Obr. 2: Mikrostruktura granulí aerogelu

Vlastnosti a užití omítky Fixit 222
Další předností omítky je její funkce jednosměrné paropropustné membrány, když propouští vodu a páru ven, směrem dovnitř je vodoodpudivá. Póry aerogelu propouštějí molekuly vodní páry, nikoliv však kapky vody. Paropropustnost µ dle EN 1015-19 je 4–5. Navíc je omítka nehořlavá – třídy A2 dle EN 13501-1 –, neobsahuje portlandský cement, požární retardanty ani organické látky, neuvolňuje těkavé organické látky (VOC) a má malou „uhlíkovou stopu“. Nevytváří povrchovou vlhkost, nepodporuje růst plísní, řas a hub. Je 100% recyklovatelná, neohrožuje životní prostředí a dovoluje upustit od užití deskových pěnových tepelněizolačních látek fosilního původu – expandovaného (EPS) a extrudovaného (XPS) polystyrenu, pěnového polyisokyanurátu (PIR) a nejnovějšího pěnového materiálu Slentite z expandovaného polyuretanu s charakterem organického aerogelu a se součinitelem λ nižším než 16 mW.m–1K–1

Používá se v minimální tloušťce vrstvy 3 cm, maximální vrstva může mít 15 cm, optimální tloušťka je  3 až 8 cm. Spotřeba omítky je 2 kg na plochu 1 m2 a tloušťku vrstvy 1 cm. Dodává se v 10kg balení a pro použití se rozdělává 10 kg suché omítky 14 litry vody, přičemž směs je zpracovatelná po dobu 45 až 60 minut při teplotě okolí 5 až 30 °C. Po 28 dnech vytvrzuje na pevnost v tlaku cca 0,5 MPa. Podle potřeby lze omítku zpevnit armovací síťovinou ze skleněných vláken s velikostí ok 8×8 mm. Může se nanášet běžnými omítacími stroji a technikami uvnitř i vně budov a umožňuje zachovat historický vzhled objektu. 

Jako referenční stavba byly omítnuty budovy starého mlýna z 15. století v Sissachu (kanton Basilej), historické městské domy ze 16. až 19. století i testovací hrázděná stavba. Od 2. pol. roku 2013 byla omítka použita k sanaci 35 historických objektů ve Švýcarsku a Německu.

Obr. 3: Zkouška nehořlavé omítky Fixit 222 na požární odolnost plamenemObr. 4: Referenční stavba projektu SuRHiB renovace starého mlýna z 15. stol. v Sissachu (kanton Basilej) s použitím omítky Fixit 222

Nákladová stránka renovací
Podle tloušťky vrstvy vychází náklady na omítnuté plochy bez předúpravy na 50 až 100 CHF za metr čtvereční. Ceník Fixit AG pro rok 2014 uvádí cenu za 1 t omítky Fixit 222 ve výši 20 500 CHF bez DPH (ve Švýcarsku 8 %). Pro porovnání, 1 t tepelněizolační omítky Fixit 288 s hydraulickým vápnem bez aerogelu stojí 2820 CHF bez DPH. Při kurzu zhruba 22,50 Kč/CHF představuje omítka Fixit 222 nákladnou záležitost. Náklady však vyrovnává tepelněizolační účinnost a úspora energie při venkovním a vnitřním použití omítky.

U reference projektu SuRHiB budovy Alte Mühle v Sissachu s obytnou plochou 775 m2 a 13 obyvateli byla (dle výpočtů Alteno AG a Carbotech AG podle SIA 380/1) před zateplením 5cm vrstvou omítky Fixit 222 roční spotřeba tepla 110 000 kWh, po zateplení 41 000 kWh. To představuje snížení o 63 %. Roční spotřeba primární energie na osobu činila před zateplením 1781 W, po zateplení 698 W, tj. snížení o 61 %. Emise CO2 na osobu a rok před zateplením byly 2,3 t, po zateplení 0,12 t – snížení o 95 %. Plocha zateplení omítkou Fixit 222 ani cena energie nebyla v informaci uvedena.

Obr. 5: Ukázka rekonstrukce fasád městských domů ze 16.–19. stol. s použitím omítky Fixit 222Obr. 6: Ukázka omítky hrázděného domu s použitím omítky Fixit 222

O aerogelu trochu více   
Aerogel byl použit v kosmickém programu pro plnění obleků amerických astronautů a pro izolaci kosmických lodí a v roce 2006 se úspěšně uplatnil při zachytávání kosmického prachu kolektorem sondy Stardust ke kometě Wild 2, která po téměř třech miliardách kilometrů a třech obletech Slunce přinesla z ocasu komety částice hvězdného prachu, možná starší než je naše sluneční soustava.

Úspěšně se používá k konstrukci aerogelových oken a osvětlovacích panelů z  plochých nebo komůrkových desek z polykarbonátu (PC) Lexan, resp. Lexan Thermoclear. Skla plněná aerogelem pohlcují tepelné záření a mají klimatizační efekt. U 13mm vrstvy aerogelu je to až 27 % tepelného záření. Výrazně snižují spotřebu energie na vytápění nebo klimatizaci. Aerogel potlačuje lesk a umožňuje výrobu matných nebo opakních neprůhledných oken. Výhodou aerogelů je značné zvukové tlumení, zvláště nižších frekvencí od 50 Hz s maximem při 1000 Hz, kde PC okna a panely s 16mm vrstvou aerogelu absorbují až 25 % zvuku. První zkušenosti s tlumením hluku v okolí letišť a dálnic potvrdily předpoklad. Aerogely se vyrábějí í i v podobě tepelněizolačních textilií Spaceloft s hodnotou λ 15 mW.m–1K–1 a součinitelem prostupu tepla U 1,5 W.m–2K–1.

ALEXANDR ABUŠINOV
foto archiv firmy Fixit

Ing. Alexandr Abušinov (*1935)
absolvoval v roce 1961 obor materiálového inženýrství a koroze na VŠCHT Praha. Přes 40 let se zabývá kovovými materiály, plasty a povrchovými úpravami. Od roku 1992 píše jako nezávislý publicista o materiálech a reportáže z cest.