Izolační materiály Podklady

Transkript

1 Izolační materiály Podklady Abstrakt V tomto výukovém materiálu jsou popsány vlastnosti různých izolačních materiálů, jsou vysvětleny základní pojmy a prezentovány hodnotící metody. Cíle Po dokončení tohoto učebního bloku jsou absolventi schopni Pojmenovat nejdůležitější fyzikální vlastnosti izolačních materiálů Vysvětlit nejdůležitější pojmy a pojmenovat příslušné jednotky Vysvětlit rozdílné vlastnosti izolačních materiálů Vysvětlit význam hodnoty U a další vlastnosti izolačních materiálů Vyjmenovat nejdůležitější aspekty, pokud jde o likvidaci, bezpečnosti práce a zpracování izolačních materiálů 1 Izolační materiály Podklady

2 Obsah Abstrakt... 1 Cíle Úvod Které technické vlastnosti charakterizují izolační materiály? Součinitel tepelné vodivosti (hodnota λ) Součinitel prostupu tepla (hodnota U) Třída odolnosti proti požáru Odolnost proti difúzi páry (µ) difúzní odpor Měrná tepelná kapacita-specifická schopnost pro akumulaci tepla Ochrana proti hluku Rozměrová stálost Jak je možné hodnotit izolační materiály z ekologického a zdravotního hlediska? Ekologická bilance Likvidace Zdravotní aspekty Zpracování izolačních materiálů Seznam obrázků Seznam tabulek Prohlášení o odmítnutí záruk Izolační materiály Podklady

3 1. Úvod Při překladu a úpravě textu byly ponechány termíny renovace a rekonstrukce, které jsou běžné používané v odborné technické češtině. Stavební zákon 183/2006 Sb., ve znění pozdějších předpisů, užívá poměrně dlouhý termín Změny dokončených staveb, za ty se podle 2, odst. 5, písm. c) považuje též zateplení pláště stavby. V textu byl termín koncový uživatel, který je podle originálu textu rozhodující pro definování požadavků na stavby nahrazen termínem stavebník. Odlišně je také v ČR upravena odpovědnost projektanta a zhotovitele za vady stavby. 2. Které technické vlastnosti charakterizují izolační materiály? Znalost vlastností izolačních materiálů je zásadní pro možnost jejich vzájemného porovnávání a vyhodnocení. Zejména následující vlastnosti: koeficient tepelné vodivosti (tepelná vodivost), součinitel prostupu tepla, třída odolnosti proti ohni, odpor proti difúzi par (paropropustnost), schopnost akumulace tepla, ochrana proti hluku, rozměrová stabilita, charakterizují možnosti aplikací a použití izolačních materiálů v různých oblastech. 2.1 Součinitel tepelné vodivosti (hodnota λ) Tepelná vodivost (jednotka = W/mK) je charakteristickou hodnotou materiálu která uvádí jeho schopnost vedení tepla. Je měřítkem vyjadřuje - množství tepla, které projde plochou 1m 2 materiálu o tloušťce 1m za sekundu v případě, že rozdíl teploty vzduchu mezi oběma stranami (povrchy) je 1 Kelvin. Tepelná vodivost je ovlivněna především hutností materiálu, teplotou, porézností nebo strukturou vláken, ale rovněž i obsahem vlhkosti, protože voda vykazuje vysokou schopnost tepelné vodivosti, přičemž porézní materiály mají tendenci k absorbování vody. Empirické pravidlo Čím je koefeicient λ menší, tím lepší je tepelněizolační schopnost materiálu. 2.2 Součinitel prostupu tepla (hodnota U) Součinitel prostupu tepla (jednotka = W/m 2 K) se vztahuje ke konkrétní konstrukci a uvádí průchod tepla přes typický průřez o výměře 1m 2 za jednotku času za situace, kdy rozdíl kdy rozdíl teplot na obou stranách povrchu je 1 K. 3 Izolační materiály Podklady

4 Obr. 1: U hodnoty při různých tloušťky izolace (zdroj: Dipl.-Kfm. Tobias Weißgerber, Marketing, ft Fenster & TürenForm GmbH) Zde je přitom rozhodující - oproti tepelné vodivosti - že zahrnuje dané tloušťky materiálu (složení vrstev) v příslušné stavební části. Tato hodnota má proto význam při vzájemném porovnávání různých materiálových skladeb při konstrukci stavebních částí. Hodnota U oproti hodnotě λ není specifickou hodnotou daného materiálu, ale její výše se vypočítá ve vztahu na kombinací tepelných vodivostí použitých materiálů (vrstev) (hodnot λ) a k jejich zvolených tloušťkám. Proto se vždy vztahuje jen na konkrétní skladbu a kombinaci konfiguraci-stavebních materiálů. Empirické pravidlo Čím nižší je u konkrétní stavební části hodnota U, tím nižší je požadavek na dodávku tepla do daného, stavbou ohraničeného, prostoru. 2.3 Třída odolnosti proti požáru Vlastnosti izolačních materiálů a jejich schopnosti zabraňovat šíření ohně (jejich požární odolnost) jsou v Rakousku klasifikovány podle normy ÖNORM EN (v ČR ekvivalent ČSN ). Zde se uvádí především jejich vznětlivost/zápalnost, schopnost přenášení a šíření ohně a uvolňovaní tepla. Celkem se rozlišuje sedm požárních tříd. Rovněž pro podlahy samostatně existuje rovněž dalších sedm požárních tříd. Třída F E D C Požadavek Stavební výrobky, u kterých není možné stanovit jejich požární odolnost, nebo které klasifikačně není možné zařadit do třídy A1, A2, B, C, D, E. Stavební výrobky, které jsou schopny odolat po krátkou dobu plamenům a současně nepřispívají k šíření ohně. Stavební výrobky splňující požadavky třídy E a jsou schopny odolávat malým plamenům po delší dobu a nepřispívají k dalšímu šíření ohně. Navíc mají schopnost plnit požadavek na to, aby jako hořící předmět byly schopné uvolňovat v omezené míře a s určitým časovým opožděním vlastní vznikající teplo. Jako třída D, avšak s přísnějšími požadavky. Dodatečně navíc je na tyto stavební výrobky kladen požadavek, aby v případě, kdy se nacházejí ve stavu hoření, nešířily plameny do stran/bočně. 4 Izolační materiály Podklady

5 B A2 A1 Jako třída C, avšak s přísnějšími požadavky. Splňují při zkušebním postupu SBI - podle ČSN EN (730881) stejná kritéria jako třída B. Kromě toho tyto stavební výrobky neposkytují za okolností již plně rozvinutého požáru, žádný podstatný přínos pro trvání ohně, nebo zvýšení jeho intenzity. Stavební výrobky třídy A1 neposkytují v žádné fázi požáru, a to ani při jeho plném rozvinutí, žádný přínos pro jeho trvání či zvýšení intenzity. Z tohoto důvodu se předpokládá, že jsou schopné automaticky splňovat všechny požadavky již uvedených tříd. Tabulka 1: Požární třídy podle rakouské normy ÖNORM EN Odolnost proti difúzi páry (µ) difúzní odpor Difúzní odpor udává, jak silnému tlaku vodní páry materiál odolá (zabrání) před vlastní difúzí (jejím dalším šířením). Přitom se jedná o bezrozměrnou jednotku, udávající o co větší je odolnost stavebního materiálu než odpor/odolnost klidné stacionární - vzduchové vrstvy o stejné tloušťce. Pro klidovou vzduchovou vrstvu platí, že: µ = 1. Empirické pravidlo Izolant, který má nízkou hodnotu µ je označován jako difúzní. Voda, která do izolantu pronikne, může u materiálů s difúzní strukturou opět snadno vycházet. Čím je hodnota µ větší, tím více má materiál schopnost difúzi páry zabraňovat (je paronepropustný). Současně ale může jen obtížně vodu přijímat (nasákávat) a propouštět ji k dalším materiálovým vrstvám. Především izolanty z přírodních vláken vykazují nízkou odolnost proti difúzi par (vlhkosti), mají velmi dobré vlastnosti pro odvádění vlhkosti. Kromě toho rostlinné a živočišné materiálové izolanty mohou přijímat většinou větší podíl vody než ostatní výrobky, aniž by to současně snižovalo jejich izolační vlastnosti a schopnosti. Pro tyto vlastnosti jsou přínosem pro vyrovnávání vlhkosti vzduchu ve vnitřních prostorách. 2.5 Měrná tepelná kapacita-specifická schopnost pro akumulaci tepla Jednotkou schopnosti tepelné akumulace (uchování) je J/kgK. Je to množství tepla, které je zapotřebí k tomu, aby se teplota materiálu o hmotnosti 1kg změnila o 1 Kelvin. Empirické pravidlo Specifická schopnost akumulovat teplo znamená, že materiál přijatou energii dobře uchová a že je zapotřebí velké množství tepla k tomu, aby se teplota takového materiálu změnila. Specifická schopnost akumulace tepla izolačního materiálu má vliv především na rovnoměrné rozložení tepla v budovách, např. pokud se mají vyrovnat rozdíly mezi nočními a denními teplotami. 5 Izolační materiály Podklady

6 2.6 Ochrana proti hluku Stavební konstrukce chrání nejen proti teplu a chladu-měly by také snižovat možnost a redukovat přenášení hluku mezi jeho zdrojem mimo budovu a vnitřní obytnou částí. Hlukem rozumíme nechtěný zvuk a jeho šíření v pružném tělese. Úkolem izolantu - tj. stavebního materiálu, či stavebního prvku, je proto tlumení přenosu hluku a možností jeho šíření. Při tlumení zvuku rozlišujeme mezi: vzduchovou neprůzvučností (tlumení hluku přenášeného vzduchem) kročejovou neprůzvučností (přenášení hluku z podlah) přenos zvuku pohlcení zvuku zdroj zvuku odraz zvuku Obr. 2: Šíření zvuku při střetu s tělesem (zdroj: Rockfon, přizpůsobeno) Pro posouzení schopnosti stavebního materiálu (výrobku) tlumit hluk přenášený vzduchem (vzduchová neprozvučnost) se uvádí jako měrná jednotka zvukového útlumu R w = db, decibel. Proto se křivka vzniklá měřením tlumících hodnot a schopností materiálu porovnává s normativní standardizovanou - referenční křivkou a měří se vzájemné odchylky. Zjištěný izolační údaj vyjadřuje velikost posunu křivky při frekvenci 500 Hz. Měřená hodnota (hladina) krokové neprůzvučnosti L n,w (jednotka = db, decibel), která je relevantní pro konstrukční řešení podlah se stanovuje obdobně a vyjadřuje schopnost útlumu tohoto hlukového zdroje. 6 Izolační materiály Podklady

7 Shrnutí a doplnění K tomu, aby bylo současně dosaženo dobré tepelné a zvukové izolace musíme vždy brát do úvahy celé konstrukční řešení a uspořádání, protože různé stavební vrstvy, části a materiály mohou mít protichůdně rozdílně vlastnosti. Malá tloušťka materiálu, který obsahuje vysoký podíl vzduchových mezer zásadně přispívá k dobré tepelné izolaci. Naproti tomu dosažení zvukového útlumu je podmíněno vyšší kompaktností a hutností. Konstrukční řešení, ve kterém se jednotlivé stavební vrstvy mění (materiálově odlišují), může být velmi přínosné pro dosažení vzduchového a kročejového útlumu, jako např. u plovoucích podlah. Ve zvláštních případech mohou mít výhodu materiály s vysokou hustotou (např. silikátovovápenité desky), či desky dřevotřískové, ze slámy či rákosí. 2.7 Rozměrová stálost Rozměrová stálost (např. vlivem tlaku či působením teplot) má mimořádný význam především u izolačních desek a matrací, protože tyto materiály jsou vyráběny v prefabrikované formě a jako prefabrikáty také zabudovány do stavebního díla. Určitá forma tvarové stabilizace je však vyžadována i u izolantů, které jsou na stanovené místo uloženy formou volného nasypání či nafoukáním pneumaticky, protože případné ponechání neizolovaných dutin by velmi negativně ovlivňovalo celkový efekt. 3. Jak je možné hodnotit izolační materiály z ekologického a zdravotního hlediska? Při vzájemném porovnávání různých izolantů je nutné posoudit, která další kritéria, kromě zmíněných technických, jsou pro jejich hodnocení určující. Již na první pohled jeden z dobrých postřehů představuje uvážení a zhodnocení ekologické bilance daného izolantu. Z tohoto hlediska je možné zhodnotit, jak může být izolační materiál následně, po uplynutí jeho funkční aplikace, odstraněn a jaké má vlivy na zdraví. 3.1 Ekologická bilance Ekologická bilance - často se užívá i anglický výraz LCA (Life Cycle Assessment) je komplexní hodnocení, které bere do úvahy co nejvíce (často i potenciálních) účinků a vlivů daného materiálu na životní prostředí. Přitom je zde důležité, aby byl posuzován a zhodnocen celoživotní cyklus daného výrobku-od kolébky až do hrobu. Ekologická bilance u ekologických izolantů znamená, že do ní budou zahrnuty všechny aspekty, mezi které u izolačních materiálů mj. patří doba trvání jejich funkce, dostupnost surovin pro jejich výrobu, náročnost na spotřebu surovin, vliv na zdraví ve fázi výroby, zpracování a případné vlivy na celkové prostředí - obytný prostor - po jejich zabudování do konstrukce. Jedním z nejdůležitějších hledisek je však nárok energetická náročnost konstrukce za celou dobu jejího trvání, protože to co od izolantů očekáváme je především dosahování energetických úspor. 7 Izolační materiály Podklady

8 Shrnutí a doplnění Především je nutné zhodnotit celkovou energetickou spotřebu (náročnost), která je pro výrobu izolantu, resp. pro vybudování díl a nutná. Proto se bere do úvahy primární spotřeba energie za celoživotní cyklus. Ta zahrnuje jednotlivé fáze - výrobu, dopravu a zabudování/zpracování. Kromě toho musí úvaha zahrnovat i následnou likvidaci a odstranění izolantu a jeho recyklaci poté, co jeho funkční uplatnění skončí. Pokud je konstrukce resp. daná stavba vyprojektována správně, pak izolační materiály ve lhůtě několika měsíců do maximálně dvou let (z celkové doby, kdy plní svoji funkci) uspoří tolik energie, která je zapotřebí pro jejich výrobu a následnou likvidaci. To znamená, že se energeticky amortizují za dobu svého funkčního působení. 3.2 Likvidace Náklady na odstranění a likvidaci jsou často, při výběru izolačních materiálů, opomíjeny, přestože je to právě stavební odpad, který má na tvorbě všech odpadů enormní podíl. 3.3 Zdravotní aspekty Volba izolačního materiálu je spojena a nese sebou jak ve fázi vlastní stavby, tak i ve fázi jejího užívání - celou řadu zdravotních aspektů. U vláknitých izolantů musíme mít na zřeteli, že jednotlivá vlákna se mohou uvolňovat a být do plic vdechována ve formě velice malých částic. To platí např. v případě sanací konstrukcí a staveb, ve kterých byly zabudovány starší typy vláknitých minerálních materiálů (skleněná a čedičová vlákna). Takovéto vláknité materiály mohou při jejich zabudování či odstraňování - v případě nedostatečné ochrany - nepříznivě působit na pokožku, oči a sliznice. Proto je ve všech těchto případech nutné používat vhodné ochranné prostředky. Ochrana proti ohni (spáleninám) je jednou z významných oblastí ochrany zdraví. Stavební materiály musí být zabudovány do objektu takovým způsobem, aby v případě požáru byla zaručena bezpečnost jeho obyvatel. V těchto případech se jedná - kromě bezprostředního nebezpečí vzniku požáru a možnosti jeho dalšího rozšíření - především o ochranu proti kouři a zplodinám hoření. Většina materiálů při požáru uvolňuje škodlivé látky, což platí zejména pro organické materiály, ke kterým patří izolační pěny, ale i řada dalších přírodních materiálů. Rozsah a obsah toxických tedy jedovatých - částic v kouřových plynech se odlišuje a různí a často, především pak kysličník uhelnatý, který vzniká v počátečních fázi požáru a při doutnání těchto materiálů, představují pro organizmy smrtelnou zátěž. Rostlinné a živočišné izolanty jsou v podstatě všechny velice snesitelné a přijatelné a ze zdravotního hlediska bezproblémové. U celulózy, konopí, lnu a vlny však může při jejich zabudování i odstraňování docházet k poměrně významné určité prašností. Pozornost je třeba věnovat rovněž chemickým přísadám proti ohni, či hmyzu, které mohou na zdraví negativně působit. 8 Izolační materiály Podklady

9 4. Zpracování izolačních materiálů Jako izolační materiály jsou používány výrobky zhotovované z minerálních, organickosyntetických, rostlinných a živočišných surovin. Tyto izolanty jsou vyráběny a dodávány ve formě izolačních matrací či navinutých metráží (např. u materiálů plstěných) nebo jako volně ložené,které se ukládají na požadované místo sypáním či pneumaticky - (zafoukáváním). Kromě toho jsou k dispozici ještě další, speciální, izolanty v pevném stavu (vakuové izolace, aerogely), které nelze jednoznačně považovat za minerální či organicko syntetické. Použití rostlinných a živočišných izolantů může mít řadu ekologických předností, především tehdy, kdy jsou potřebné suroviny regionálně dostupné a kdy na jejich výrobu, dopravu a následné odstranění (likvidaci) je zapotřebí vynaložit poměrně malé množství energie. V zásadě pro výrobu a zpracování izolantů platí, že: jednotlivé systémové části (rohože, desky) musí být při skladování na stavbě chráněny před vlhkostí, sluncem a znečištěním všeho druhu právě tak, jako před mechanickým poškozením. Pro všechny izolanty platná zásada, že jejich aplikace je možná pouze formou vzájemně sladěných systémových komponentů. Před zahájením vlastního ukládání izolačních materiálů musí být, v souladu s platnými směrnicemi, připraven vlastní podklad a dokončeny veškeré instalační práce a prostupy (technologické průchodky) v souladu s požadavky technologických rozvodů. Podstatným požadavkem rovněž je, aby vlastní podklad byl suchý, zbavený prachu a mastnot, byl rovný a měl požadovanou nosnost. U vnitřních izolací platí, že z příslušných nosných podkladů musí být zcela odstraněny (pokud se vyskytují) - tapety, staré nátěry a původní obklady. Rovněž je nutné dávat pozor na možnost výskytu zvětralých omítek a výkvětů (působením vlhkosti), které rovněž musí být zcela odstraněny. Podkladová (nosná) vrstva) musí být podrobena detailní prohlídce nejen pohledově, ale i zbavena prachu, musí z ní být odstraněny nečistoty, provedena vlhkostí zkouška, ověření rovnosti a odolnosti při poklepu a na odtržení. Rovněž se doporučuje provést otěrovou zkoušku např. utěrkou či rukou, která prokáže, zda na podkladu nezůstal křídový (kaolinový) nátěr. Při škrábání podkladu se ověřuje, zda je dostatečně nosný a při proklepání podkladu je možné prokázat, zda se v něm nevyskytují nežádoucí dutiny. 9 Izolační materiály Podklady

10 5. Seznam obrázků Obr. 1: U hodnoty při různých tloušťky izolace (zdroj: Dipl.-Kfm. Tobias Weißgerber, Marketing, ft Fenster & TürenForm GmbH)... 4 Obr. 2: Šíření zvuku při střetu s tělesem (zdroj: Rockfon, přizpůsobeno) Seznam tabulek Tabulka 1: Požární třídy podle rakouské normy ÖNORM EN Izolační materiály Podklady

11 7. Prohlášení o odmítnutí záruk Vydavatel: GrAT Center for Appropriate Technology (Centrum pro vhodnou technologii) Vienna University of Technology Wiedner Hauptstrasse 8-10 A-1040 Vienna Austria T: F: info(a)e-genius.at Vedoucí projektu: Dr. Katharina Zwiauer katharina.zwiauer(at)grat.at Přizpůsobení pro výukové účely: Dr. Katharina Zwiauer Uspořádání: Magdalena Burghardt, MA Tato výuková jednotka byla vyvinuta ve spolupráci s: PhDr. Tomáš Majtner Svaz podnikatelů ve stavebnictví v ČR Národní třída Praha 1, CZ Srpen 2015 Tato výuková jednotka byla vyvinuta za finanční podpory Evropské unie. Za obsah publikací (sdělení) odpovídá výlučně autor. Publikace (sdělení) nereprezentují názory Evropské komise a Evropská komise neodpovídá za použití informací, jež jsou jejich obsahem. Základy této výukové jednotky byly vyvinuty v rámci projektu Building of Tomorrow. 11 Izolační materiály Podklady

12 Právní upozornění Tato výuková jednotka je licencována následující licencí Creative Commons: Learning units_e-genius_2015, jehož autorem je GrAT - Center for Appropriate Technology, podléhá licenci Creative Commons Uveďte původ-neužívejte komerčně-nezpracovávejte 4.0 Mezinárodní. Dílo smíte: Sdílet rozmnožovat a distribuovat materiál prostřednictvím jakéhokoli média v jakémkoli formátu Poskytovatel licence nemůže odvolat tato oprávnění do té doby, dokud dodržujete licenční podmínky. Za těchto podmínek Uveďte původ Je Vaší povinností uvést autorství, poskytnout s dílem odkaz na licenci a vyznačit Vámi provedené změny. Toho můžete docílit jakýmkoli rozumným způsobem, nicméně nikdy ne způsobem naznačujícím, že by poskytovatel licence schvaloval nebo podporoval Vás nebo Váš způsob užití díla. Neužívejte dílo komerčně Je zakázáno užívat dílo pro komerční účely. Nezasahujte do díla Pokud dílo zpracujete, zpracujete s jinými díly, doplníte nebo jinak změníte, nesmíte toto upravené dílo dále šířit. Žádná další omezení Nesmíte použít právní omezení nebo účinné technické prostředky ochrany, které by omezovaly ostatní v možnostech poskytnutých touto licencí. Uvedení zdroje e-genius jako vlastníka autorských práv musí mít následující podobu: Texty: autor výukové jednotky, rok vydání, název výukové jednotky, vydavatel: GrAT, Ilustrace/obrázky: uvést vlastníka autorských práv, e-genius Vyloučení odpovědnosti: Veškerý obsah na e-genius platformě byl pečlivě zkontrolován. Nicméně, nejsme schopni nabídnout žádnou záruku, pokud jde o správnost, úplnost, aktuálnost a dostupnost obsahu. Vydavatel nenese žádnou odpovědnost za škody či znevýhodnění, které mohou vzniknout z použití nebo využití obsahu. Poskytování obsahu e-genius není určeno k nahrazení získání odborného poradenství a možnost přístupu k obsahu nepředstavuje nabídku k vytvoření poradenského vztahu. e-genius obsahuje odkazy na externí webové stránky. Vložené odkazy jsou referencí na prohlášení a názory i jiných organizací, ale neznamená, že obsah těchto odkazů je schválen vydavatelem. Vydavatel e-genius nenese žádnou odpovědnost za externí webové stránky, které jsou na jejich 12 Izolační materiály Podklady

13 stránkách zobrazeny pomocí odkazu. To platí jak pro jejich dostupnost a obsah, který je k dispozici na těchto stránkách. Subjekty jsou si vědomi, že odkazované stránky nesmí obsahovat žádný nezákonný obsah; pokud by se takový obsah objevil, bude okamžitě odstraněn v souvislosti se zákonnými povinnostmi elektronického odkazu. Obsah třetí strany je také tak označena. Pokud byste se přesto dozvěděli o porušení autorského práva, prosím, informujte nás o tom. Po obdržení oznámení o porušování zákona, okamžitě odstraníme nebo opravíme takový obsah. Link na obsahově otevřenou platformu: 13 Izolační materiály Podklady