Přísné požadavky tepelnětechnických norem vedou ke stále větším tloušťkám tepelněizolačních vrstev v konstrukcích a tlačí výrobce k vylepšování parametrů tepelněizolačních materiálů. Bohužel zároveň s tím se na trhu objevují materiály, jejichž prodejci slibují neprokazatelné nadstandardní termoizolační a jiné fyzikální vlastnosti. Asociace výrobců minerální izolace (AVMI) se zaměřila na reflexní fólie, které slibují téměř nulové tepelné ztráty při tloušťce izolace pouhé tři centimetry, a provedla porovnávací měření minerální izolace a těchto fólií.
Zateplení střechy jako efektivní způsob omezení tepelných ztrát
Nejpřísnější požadavky na prostup tepla podle tepelné normy ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov – Požadavky jsou pro šikmé střechy, kde je doporučená hodnota součinitele prostupu tepla UN ≤ 0,16 W/m²K. Tepelněizolační materiály začínají tuto hodnotu splňovat až při tloušťce cca 250 mm (a to jen u těch nejkvalitnějších minerálních izolací při minimalizaci tepelných mostů), u méně kvalitních typů izolačních materiálů je třeba tepelné izolace ještě více. Roste tedy tlak na účinnost tepelných izolací, aby jejich tloušťky byly co nejmenší. Někteří prodejci však nabízejí produkty, o kterých tvrdí, že požadavky norem splní při podezřele malé tloušťce. AVMI se rozhodla tyto vlastnosti ověřit.
Teorie o šíření tepla
Teplo je energie a šíří se třemi způsoby: vedením (kondukcí), prouděním (konvekcí) a sáláním (radiací). Tyto tři způsoby šíření tepla se dějí současně, pouze v omezených případech se teplo šíří pouze jedním či dvěma způsoby.
Princip minerálních (vláknitých) izolací je založen na tom, že jednotlivá vlákna jsou od sebe oddělena co největším množstvím malých vzduchových dutin. Vzduch je totiž sám o sobě výborný tepelný izolant, resp. velmi špatný tepelný vodič. Navíc se snažíme v těchto malých dutinkách omezit proudění vzduchu, což je obecný princip platný pro všechny tepelné izolace.
Šíření tepla vedením, které je pro tepelněizolační materiály zásadní, je vyjádřeno hodnotou součinitele tepelné vodivosti, z níž se vypočítává tepelný odpor a následně součinitel prostupu tepla. Tepelná vodivost je závislá na teplotě, ovšem pro běžnou stavení praxi lze závislost zanedbat, neboť výrazně větší odchylky v hodnotě tepelné vodivosti vznikají nerovnoměrností při výrobě či vlhkostí materiálu.
Proudění tepla se obvykle detailně neřeší. Pokud je ve skladbě nějaká vzduchová dutina, používá se ve výpočtech ekvivalentní tepelná vodivost, která je daná tabulkami v normě. Z podrobnějšího prostudování těchto tabulek vyplývá, že vzduchová vrstva má zpočátku velmi dobré tepelněizolační vlastnosti, které se vzrůstající tloušťkou diametrálně klesají. Při tloušťce od cca 15 mm výše už není rozhodující jakou má přesně vzduchová vrstva tloušťku, neboť její tepelný odpor je konstantní.
Pokud zanedbáme šíření tepla prouděním, resp. tento způsob šíření tepla vyjádříme pomocí ekvivalentní tepelné vodivosti, musíme se zabývat šířením tepla vedením a sáláním. Právě sálání (záření) bylo doposud ve stavební praxi zanedbáváno. Prodejci reflexních izolací však uvádějí, že tyto výrobky fungují na principu odrážení sálavé složky tepla reflexní vrstvou, proudění a vedení zanedbávají.
Základem reflexních izolací je několik milimetrů silná bublinová nebo pěnová vrstva, která je pokovená z jedné či obou stran velmi tenkou vrstvou hliníku s reflexní schopností. Složením několika takových jednotek vznikne vícevrstvá reflexní izolace.
Porovnávací měření skladby šikmé střechy s minerální izolací a reflexní izolací
Prodejci reflexních izolací slibují, že 3 cm fólie izolují jako minimálně 40 cm klasického izolačního materiálu. Asociace výrobců minerální izolace se proto rozhodla toto ověřit v akreditované laboratoři Centra stavebního inženýrství v Praze.
Měření I – tepelný odpor konstrukce
Porovnávací měření tepelného odporu bylo provedeno na fragmentu konstrukce šikmé střechy se dvěma oddělenými poli (obr. 1, 2), ve kterých byly instalovány dvě odlišné skladby vrstev – s minerální izolací a s reflexní fóliovou izolací. Celkový rozměr měřeného vzorku byl 2100×2400 mm, měřená plocha jednotlivých polí uvnitř měřeného vzorku byla 900×2100 mm. Skladby byly navrženy dle firemních údajů dodavatele reflexní fóliové izolace a měly mít identické tepelněizolační vlastnosti jako testovaná skladba s minerální izolací.
K měření tepelného odporu bylo použito metody kalibrované teplé skříně podle ČSN EN ISO 8990 Tepelná izolace – Stanovení vlastností prostupu tepla v ustáleném stavu – Kalibrovaná a chráněná teplá skříň. Hodnoty tepelného odporu vzorků byly s použitím normových hodnot součinitelů přestupu tepla přepočteny na hodnoty součinitele prostupu tepla.
Výsledky měření byly následující:
Pole č. 1 (s minerální izolací tloušťky 160 + 60 mm)
– Tepelný odpor R = 6,79 m²K/W,
– Součinitel prostupu tepla U = 0,14 W/m²K.
Pole č. 2 (s reflexní izolací tloušťky 30 mm)
– Tepelný odpor R = 3,05 m²K/W,
– Součinitel prostupu tepla U = 0,31 W/m²K.
Vzhledem k tomu, že měřeni proběhlo souběžně na jednom vzorku, ve kterém byly realizovány obě dvě hodnocené skladby střešního pláště, vystavené tedy naprosto stejným okrajovým podmínkám, lze získané výsledky měření považovat za bezprostředně přímo porovnatelné hodnoty.
Měření II – součinitel tepelné vodivost reflexní izolace
Dále bylo provedeno měření tepelného odporu a následné vyčíslení součinitele tepelné vodivosti pro reflexní fóliovou izolaci. Při měření tepelnětechnických vlastností byly plně akceptovány specifické požadavky dané normou prEN 16012:2010 Thermal insulation for buildings – Reflective insulation products – Determination of the declared thermal performance, která je určena pro tento typ materiálů. Při realizaci měření byly užity i normy ČSN EN ISO 8990 a ČSN EN ISO 6946.
Pro tento účel byl sestaven zkušební panel o rozměru 1700×1700 mm, ve kterém byl osazen zkušební vzorek reflexní fólie s rozměrem 1000×1000 mm (obr. 3, 4). Zkušební panel byl osazen měřicími čidly, jejichž počet a rozmístěni bylo v souladu s normovými požadavky.
Z naměřených hodnot povrchových teplot vzorku byla výpočtově stanovena hodnota tepelného odporu celého zkušebního panelu, z níž byly následně odečteny hodnoty tepelných odporů obou vzduchových dutin (vyčíslené z příslušných povrchových teplot) a hodnoty výpočtově stanovených tepelných odporů plášťových MDF desek. Takto získaná výsledná hodnota je tepelným odporem reflexní fóliové izolace, z něhož lze přímým výpočtem vyčíslit hodnotu součinitele tepelné vodivosti tohoto materiálu.
Výsledky měřeni jsou následující:
Panel s reflexní fóliovou izolací tloušťky 30 mm
– Tepelný odpor R = 2,91 m²K/W,
– Součinitel prostupu tepla U = 0,33 W/m²K.
Reflexní fóliová izolace tloušťky 30 mm
– Tepelný odpor R = 1,64 m²K/W,
– Součinitel tepelné vodivosti λekv = 0,018 W/mK.
Závěr
Měření prokázalo, že reflexní fólie izoluje přibližně jako 7 cm běžné izolace a hodnota součinitele tepelné vodivosti λekv je 0,018 W/mK. Prodejci těchto materiálů přitom běžně udávají hodnotu mnohonásobně lepší – 0,003 W/mK. Vždy se proto vyplatí použít klasický izolační materiál spíše než reflexní fóliovou izolaci.
Velmi malý význam reflexních izolací jako tepelných izolací rovněž potvrdila výpočtová simulace [1], ze které jednoznačně vyšlo, že je efektivnější použití i běžné nejtenčí tepelné izolace, tj. 80 mm, oproti deseti reflexním vrstvám.
MARCELA KUBŮ
foto archiv autorky
Literatura:
1) ŠUBRT, Roman. Praktický význam reflexních fólií při úsporách energie na vytápění.
Ing. arch. Marcela Kubů (*1986)
absolvovala Fakultu stavební ČVUT Praha, obor architektura a stavitelství. Pracuje jako výkonná ředitelka v Asociaci výrobců minerální izolace.
