Nové možnosti tepelnej izolácie plochých striech

Tepelné izolácie v konštrukciách plochých striech zaznamenávajú neustály vývoj, ktorý sa týka funkčných, úžitkových i technologických vlastností. Projektanti, realizátori a výrobcovia sa snažia o ich vylepšenie, čím by sa, samozrejme, zefektívnila technológia výstavby, ako aj kvalita a spoľahlivosť striech.

Pri vývoji nových tepelných izolácií sa kladie dôraz najmä na:

• sprísnenie požiadaviek na tepelnú ochranu a energetickú efektívnosť budov,
• komplexný prístup v ponímaní celkovej energetickej náročnosti, okrem iného aj výrobnej,
• hodnotenie záťaže životného prostredia, celkovú bilanciu materiálu z hľadiska trvalo udržateľného rozvoja a životného cyklu budovy,
• ďalšie fyzikálne vlastnosti (napr. akustické a vlhkostné) alebo bezpečnosť konštrukcie (napr. požiarna odolnosť, reakcia na oheň),
• zlepšenie mechanických vlastností s ohľa­dom na bodové i plošné zaťaženie,
• zefektívnenie montáže (časové i materiálové) a odbúranie ťažkej manuálnej práce,
• zefektívnenie logistiky a nárokov na skladové hospodárstvo či prepravu materiálu.

Výskum a vývoj v oblasti výroby tepelných izolácií na báze minerálnych vlákien v ostatných rokoch smeroval najmä k zlepšeniu tepelnotechnických vlastností a tepelnej odolnosti v základnej hmote materiálu. Tepelné izolácie na báze sklenej vlny sa vo všeobecnosti vyznačovali dobrými hodnotami súčiniteľa tepelnej vodivosti a vhodnými technologickými vlastnosťami (elasticita, dekomprimovateľnosť, nižšia prašnosť), mali však nižšiu tepelnú odolnosť, čo ich obmedzovalo z hľadiska požiarnej bezpečnosti. Jedným z výsledkov vývoja je nový rad izolácií zo sklenej vlny s týmito charakteristickými znakmi:

• nová patentovaná technológia výroby,
• spojenie výhod sklených a čadičových izolácií,
• vhodné základné vlastnosti ako vysoká požiarna odolnosť konštrukcie, vysoká odolnosť materiálu proti pôsobeniu vyšších teplôt, dobré tepelnoizolačné vlastnosti, nižšia objemová hmotnosť, vysoká pružnosť,
• široká škála výrobkov s rôznymi možnosťami uplatnenia.

K základným vlastnostiam možno prirátať aj vhodné zvukovoizolačné vlastnosti, nízku hmotnosť jednotlivých stavebných dielcov, vysokú stabilitu a flexibilitu či časovo nenáročnú aplikáciu tepelnoizolačných materiálov.
Inovácie v technológii výroby so sebou priniesli predovšetkým patentovanú konštrukciu odstreďovacej dýzy, ako aj zmenu teploty pri odstreďovaní vlákna, ako je to uvedené v tab. 1.

Táto nová technológia umožnila najmä zlepšenie odolnosti proti vysokým teplotám a zároveň reakcie na oheň (trieda A1 alebo A2). Samotnou technológiou vytlačovania vlákna i ďalšími inováciami v technológii spájania sa podarilo vylepšiť tepelnotechnické vlastnosti s ohľadom na súčiniteľ tepelnej vodivosti, prievzdušnosť i vlhkostné vlastnosti. Na obr. 1 vidieť rozdiel v homogenite základného materiálu novej generácie na báze skleného vlákna v porovnaní s materiálom na báze čadičovej vlny, z ktorého možno dedukovať vplyv na prenosové javy pri zdieľaní tepla v tepelnoizolačnej hmote.

Obr. 1 Mikroskopická zväčšenina základného materiálu tepelnej izolácie na báze sklenej vlny (vľavo) a čadičovej vlny (vpravo)

Tab. 2 Závislosť charakteristickej hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti od teploty materiálu na báze sklenej vlny s porovnateľnou objemovou hmotnosťou 60 kg/m³ (A) a materiálu na báze čadičovej vlny s porovnateľnou objemovou hmotnosťou 100 kg/m³ (B)

V tab. 2 je znázornené správanie sa tepelnej izolácie na báze sklenej vlny s inovovanou technológiou pri vysokých teplotách z pohľadu tepelnej vodivosti.

Obr. 3 Závislosť redukcie hrúbky od teploty pre sklenú vlnu (Glass wool), čadičovú vlnu (Stone wool) a novú generáciu minerálnej vlny

Porovnanie vo vzťahu k prievzdušnosti materiálu je uvedené v tab. 3.

Odolnosť proti vysokým teplotám pre jednotlivé materiálové bázy je zdokumentovaná na obr. 3.

Nové materiály pre jednoplášťové ploché strechy
S ohľadom na uvedené požiadavky a skutočnosť, že pri 90 % súčasných jednoplášťových striech je izolácia mechanicky fixovaná, sa vyvinulo a uviedlo na trh niekoľko typov tepelnoizolačných materiálov s lepšími fyzikálnymi i technologickými vlastnosťami.

Aktuálna požiadavka vyplývajúca z hygieny pracovného prostredia predpokladá maximálnu hmotnosť jednej izolačnej platne 15 kg. Nová generácia tepelných izolácií má nízku objemovú hmotnosť, ktorá umožňuje jednoduchú manipulovateľnosť pri optimálnom rozmere platne.

Príklad: Tepelná izolácia s hrúbkou 175 mm, rozmermi 1 200 × 900 mm a objemovou hmotnosťou 87 kg/m³ má hmotnosť jednej platne 14,93 kg. Rozmery vyhovujú aj s ohľadom na nový program paletizácie, ktorý umožňuje zvýšiť efektívnosť logistiky stavby. Táto izolácia patrí medzi najľahšie pre jednoplášťové strechy a má vhodné tepelnoizolačné vlastnosti, ktoré sú charakterizované deklarovanou hodnotou súčiniteľa tepelnej vodivosti λ = 0,037 W/(m . K).

V národnej norme STN 73 0540 Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov – Tepelná ochrana budov je odporúčaná hodnota súčiniteľa prechodu tepla plochej strechy U maximálne 0,2 W/(m² . K). Aj s ohľadom na prísne energetické kritérium a hodnoty globálneho ukazovateľa pre zaradenie budovy (pri novostavbách do kategórie B) v energetickej certifikácii sa odporúča hodnotu U posunúť na 0,15 W/(m² . K), hoci pri nízkoenergetických a energeticky pasívnych domoch sa už stáva štandardom hodnota U = 0,1 až 0,12 W/(m² . K).

Nové produkty tepelných izolácií majú hodnotu  krátkodobej nasiakavosti v zmysle EN 13162 < 0,3 kg/m². 
V tab. 4 sú uvedené zodpovedajúce hrúbky tepelných izolácií pre jednoplášťové ploché strechy.

Tab. 4 Skladby jednoplášťovej plochej strechy z novej generácie tepelnoizolačných materiálov na báze minerálnej vlny. Údaj v zátvorke je trieda tepelnej vodivosti.

Tepelnoizolačné materiály novej generácie dosahujú hodnoty stlačiteľnosti v zmysle EN 826 až do 40 kN/m² a hodnoty bodovej stlačiteľnosti na plochu 5 × 5 mm do 400 N.

Dôležitou technologickou vlastnosťou materiálov je dobrá opracovateľnosť a možnosť rezania jednoduchými nástrojmi na stavbe.

Obr. 4 Význam stlačiteľnosti a bodovej stlačiteľnosti z hľadiska technológie

Záver
Funkčné a technologické vlastnosti novej generácie materiálov na báze minerálnej vlny umožňujú návrh a realizáciu plochých striech s vyššou kvalitou a spoľahlivosťou pri použití efektívnejšej technológie výstavby.

TEXT: prof. Ing. Jozef Štefko, PhD.
FOTO: Saint-Gobain Isover

Autor pôsobí na TU vo Zvolene a je externým konzultantom firmy Saint-Gobain Isover.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.