Možnosti zateplení stávajících budov z hlediska technologií a detailů Ing. Martin Mohapl, Ph.D. Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb Fakulta stavební Vysoké učení technické v Brně Zateplování budov je v době zvyšování cen energií a paliv velmi aktuální. Všechny typy vytápěných budov, jako jsou obytné domy, administrativní a výrobní budovy, jsou zdrojem ztrát energie. Jeden ze způsobů jak lze ovlivnit jejich výši a tím i náklady na provoz vytápění budov je právě použití dodatečné tepelné izolace. Obr1.Procentuální podíl ztrát tep.energie v budovách Zateplení vnějšími zateplovacími systémy má na budovy tyto příznivé účinky: Zvyšuje tepelnou ochranu budovy, a tím snižuje spotřebu energie na vytápění Vytváří podmínky pro zlepšení tepelné pohody ve vytápěném prostoru Snižuje možnost výskytu plísní na vnitřním povrchu obvodových stěn Snižuje teplotní dilatace stavebních konstrukcí Zamezuje degradaci stavebních konstrukcí vlivem povětrnosti Umožňuje provozovat úspornější otopné systémy, tedy i alternativní zdroje energie Úspora energie na vytápění, což je při použití zateplovacího systému zaručeno, představuje také přínos kvalitě životního prostředí. Přínos spočívá ve snižování obsahu nežádoucích emisí vznikajících při spalování paliv způsobujících skleníkový efekt. 1.1 Přínosy použití zateplovacího systému Důvody pro zateplení jsou ekonomické a technické. Níže uvedené ekonomické a technické důvody se vztahují na venkovní zateplovací systém, jehož použití je v technické praxi upřednostňováno.
1.1.1 Ekonomické důvody Zateplením se sníží provozní energetická náročnost budovy a tím se trvale sníží každoroční výdaje na vytápění, případně na klimatizaci, které tvoří jednu z nejvýraznějších položek provozních nákladů Snížená spotřeba energie na vytápění umožní instalovat menší a tudíž investičně výhodnější zdroj tepla ( kotel, zásobník paliva, výměník ). Návrh, úprava či regulace otopného systému by měla být provedena až po návrhu a provedení zateplení. Oddálením začátku a přiblížením konce topné sezóny se topná sezóna výrazně zkrátí. Peníze vložené do zateplení jsou návratnou investicí s vysokou mírou jistoty. Investičně výhodné je provést zateplení v okamžiku potřeby oprav či údržby konstrukcí. Efektu zateplení je pak dosaženo za cenu odpovídající rozdílu uvažované povrchové úpravy a zateplení. Zateplení umožní lepší využití prostorů budov, a to v důsledku vyššího tepelného komfortu vnitřních prostorů objektu (prostory lze plnohodnotně využít), dále v důsledku snížených prostorových nároků na kotelnu, sklad paliva či výměník. 1.1.2 Technické důvody Zateplením se odstraní jedna z nejčastějších příčin vzniku plísní, kterou je kondenzace vodní páry na vnitřním povrchu obvodových konstrukcích. Zlepší se tepelná pohoda užívaných prostor zatepleného objektu a kvalita užívání těchto prostor. Zlepší se vlhkostní mikroklima užívaných prostor. Je možno příznivě ovlivňovat vnitřní vlhkostní režim konstrukce. Vytvoří se tepelně ochranná souvislá obálka budovy, kterou jsou eliminovány teplené mosty. Vyšší a vyrovnanější povrchová teplota konstrukcí sníží riziko poruch povrchových úprav konstrukcí. Vnějším zateplením jsou plně využity akumulační vlastnosti budovy. Umožní se tepelný komfort i při přerušovaném vytápění. Vnější zateplení výrazně snižuje přehřívání budovy v letním období. Je splněna jedna ze základních podmínek pro účinné využití tzv. netradičních zdrojů tepla (pasivní i aktivní solární systémy, tepelné čerpadlo, atd.). Sníží se zatížení otopného systému. Otopný systém lze provozovat při menším teplotním spádu, tedy hospodárněji ve vztahu ke spotřebě a citlivěji ve vztahu k životnosti. Sníží se teplotní dilatační pohyby původní obvodové konstrukce. Tím se eliminují případné poruchy, které mohou vzniknout vlivem teplotní dilatace. Odstraní se příčiny přímého zatékání dešťové vody obvodovou konstrukcí dovnitř konstrukce případně přes tuto konstrukci do objektu. Tepelná izolace chrání původní povrch před agresivními účinky atmosféry (karbonatace, koroze, atd.). Zateplení při vhodné skladbě příznivě ovlivňuje akustické vlastnosti budovy. Umožní se nové architektonické řešení fasády, a tím získání nového architektonického výrazu budovy. Zateplení má příznivý vliv na životní prostředí (snížení emisí při výrobě energie).
1.2 Přehled používaných zateplovacích systémů Zateplením obvodových plášťů stavebních objektů se rozumí upevnění tepelně izolační vrstvy na obvodový plášť. Tepelná izolace určená pro zateplení obvodových plášťů budov je souvrství (tepelně izolační vrstva + ochranná vrstva), proto hovoříme o systémech. Zateplovací systémy rozdělujeme podle polohy umístění na konstrukci obvodového pláště. Umístění je možné na venkovní či vnitřní straně obvodových stěn budov. Ve většině případů je zateplovací systém aplikován na venkovní stranu konstrukce, což je z tepelně technického hlediska mnohem výhodnější než jeho aplikace na vnitřní stranu obvodových stěn. 1.2.1 Vnitřní zateplení objektu Vnitřní zateplení je většinou nevhodné a lze jej realizovat jen za určitých podmínek. Vždy vyžaduje speciální návrh, řešení i provádění. Vnitřnímu zateplení se pokud možno vyhýbáme, a to zejména z následujících důvodů: Kondenzační pásmo v konstrukci se posunuje směrem k vnitřnímu líci konstrukce, a může tak ovlivnit životnost materiálů v této oblasti konstrukce Původní vnitřní povrch konstrukce je pod tepelnou izolací výrazně chladnější než byl. Obvykle klesne pod teplotu rosného bodu vnitřního vzduchu V místech navazujících vnitřních konstrukcí ( stěny, stropy ) tvoří tyto konstrukce neodstranitelné tepelné mosty, do kterých se soustřeďují ztrátové tepelné toky, čímž je výrazně snížen očekávaný úsporný efekt zateplení a zároveň se tyto tepelné mosty a jím přilehlé konstrukce stávají potenciálním místem výskytu povrchové kondenzace a plísní Snižuje se tepelná akumulace konstrukce. Při přerušení vytápění místnosti rychleji prochladnou (tato skutečnost je výhodou u občasně užívaných staveb, kdy se místnosti rychleji vytopí na požadovanou teplotu) Snižuje se užitná plocha místností Výrazně se zasahuje do užívání stavby v průběhu zateplování 1.2.2 Venkovní zateplení objektu Použití venkovního zateplovacího systému v podstatě znamená obalit celý objekt z jeho venkovní strany. Venkovní zateplovací systém je v podstatě přídavná vrstva, která tvoří doplněk k nosné konstrukci a zároveň s ní tvoří jeden celek, tak aby nedošlo k porušení rovnováhy konstrukce. 1.3 Druhy venkovních zateplovacích systémů Podle způsobu provádění a materiálového řešení rozeznáváme zateplovací systémy: omítkové montované kontaktní
1.3.1 Zateplovací systémy omítkové Jedná se o omítkoviny se speciálně upravenými tepelně izolačními vlastnostmi. Tyto vlastnosti omítky získají použitím vylehčených izolačních granulí (perlit, pěnový polystyrén, atd.), kde nezbytné pojivo omítky působí jako tepelné mikromůstky. Princip aplikace tepelně izolační omítky spočívá v postupném nanášení vrstev: vyrovnávací vrstva, vrstva pro úpravu povrchu, tepelně izolační vrstva, ochranná vrstva, povrchová úprava, nátěr. Výhody: jsou poměrně levné tvoří souvislý plášť bez výrazných tepelných mostů s určitou tepelnou akumulační schopností snadné kopírování oblých tvarů může být zachován architektonický výraz budovy příznivá protipožární odolnost Nevýhody: oproti ostatním systémům vykazují nižší tepelně izolační vlastnosti jejich tloušťka (tedy i izolační efekt) je technologicky limitována do 60 mm kvalita výsledků je závislá na zpracování, na klimatických podmínkách při aplikaci a na samotné aplikaci 1.3.2 Zateplovací systémy montované s provětrávanou vzduchovou mezerou Montované zateplovací systémy jsou založeny na principu odvětrané, oddilatované fasády. Vedle tepelně izolační funkce může být použit i jako dekorativní fasáda pro rekonstrukci i pro novou výstavbu. Je vhodná zejména pro montované objekty, pro zateplování plášťů budov do výšky 40-ti metrů, schopných přenášet vertikální přetížení. Není vhodná pro velmi členité fasády (např. historické budovy). Jedná se o systémy skládající se z nosné kovové resp. dřevěné roštové konstrukce, případně samotných kovových kotev, tepelně izolační vrstvy a ochranné vrstvy ve formě předsazeného montovaného obkladu. Tepelné izolace nejsou nosné, proto nemusí být tuhé a jsou obvykle lehčí (minerální vlna). Předsazený obklad může být betonový, keramický, kamenný, z plechu (plastizolovaného) nebo z plastu. Výhody: fyzikálně nejbezpečnější systém, vhodný i pro vlhké provozy jednoduchost provedení (suchá montáž - práce možno provádět v mrazu, montáž není závislá na počasí a na ročním období) umožňuje změnu tloušťky izolantu bez změny vnějšího vzhledu stejně jako jiné zateplovací systémy prodlužuje životnost staveb (především panelových) posuny a napětí stavby se nepřenáší na fasádu, je vyloučeno popraskání obkladu odvětrání difundujících par pozitivní ovlivnění teplotního režimu uvnitř budovy tlumení hluku zvenčí mrazuvzdornost, odolnost proti UV záření, větru, krupobití, nárazovému dešti možnost barevného členění a výtvarného řešeni fasád Nevýhody: je potřeba provedení statického posouzení konstrukce. Toto posouzení je nutností, protože dochází k poměrně velkému zatížení konstrukce s provedením statického posouzení jsou spojeny i vyšší počáteční náklady
systém podstatně mění vzhled objektu, bez drobného dopracování problém při řešení atypických detailů nutnost přímkových, obvykle kolmých přechodů barev u lehčích průvzdušných izolantů nezbytná větrná bariéra před odvětranou vrstvou, která musí být paropropustná má nevyváženou životnost prvků a náročnější běžnou údržbu nosné prvky vnější odsazené vrstvy tvoří tepelné mosty v izolantu Systém je vhodný pro izolaci průmyslových a občanských staveb, při aplikaci těžkých obkladových materiálů vhodný pro reprezentativní stavby. Obr2. Skladba zavěšené odvětrané fasády 1.3.3 Zateplovací systémy kontaktní Kontaktní zateplovací systémy jsou systémy s upevněným tepelným izolantem k podkladu, výztužnou vrstvou a konečnou povrchovou úpravou. Jsou charakteristické tím, že nemají provětrávanou vzduchovou mezeru, a dále tím, že mají svou speciální výztužnou vrstvu a následnou konečnou úpravu, aplikované kontaktně na tepelném izolantu.
Obr3. Schéma skladby vnějšího kontaktního zateplovacího systému Obr4. Styk zateplení s vodorovnou konstrukcí Druhy připevnění Kontaktní zateplovací systémy se připevňují: lepením lepením a hmoždinkami patními lištami zároveň s bodovým lepením patními lištami zároveň s bodovým lepením a hmoždinkami
Obr.5 Zateplení atiky,kotvení hmoždinkami Izolační desky Izolační desky mohou být z expandovaného (pěnového) polystyrenu EPS F nebo z pojených minerálních vláken MW F. Dle vyhlášky stanovující požadavky na požární ochranu lze polystyrénové izolační desky použít u nevýrobních budov s výškou nad 9 m a u výrobních budov s výškou nad 12 m nejvýše do výšky 22,5 m. U požárních úseků nad 22,5 m je povoleno použití nesnadno hořlavých tepelných izolantů (desky z minerálních vln). Desky z minerálních vláken vznikají z roztavených kamenných surovin (např. čedič, vápenec, dolomit, také vysokopecní struska nebo sklo) s malým přídavkem pryskyřičných pojiv. Povrchově a někdy i uvnitř desek jsou upraveny hydrofobními přísadami. Pro kontaktní zateplení se ve většině případů používají úzké desky tzv. lamely s vlákny kolmo k podkladu. Minerální lamely jsou proti působení organických rozpouštědel nebo vyšších teplot odolné (což neplatí u polystyrénu). Jejich významnou vlastností je, že nezabraňují konstrukcím, aby v nich probíhaly přirozené procesy sdílení vlhkosti. Výhody a nevýhody použití kontaktního zateplovacího systému: Výhody: je jednoduchý a velmi výkonný, neboť je bez tepelných mostů a maximálně využívá vlastnosti dané izolační hmoty fasádní zateplovací systém posune bod mrazu ze zdiva do izolační vrstvy a zamezí tak poruchám zdiva mrazem. Stavebně fyzikální vlastnosti obvodového zdiva se podstatně zlepší výrazné úspory nákladů na vytápění nižší nároky na kapacitu vytápěcího zařízení ochrana před hlukem zateplení použitím vhodného izolantu může zlepšit i útlum hluku nový a efektní vzhled.
Nevýhody: součástí fasádního zateplovacího systému je samozřejmě i konečná povrchová úprava umožňuje provedení plné škály stavebních detailů. poskytuje neomezené barevné spektrum omítky a různé druhy struktury omítky. výrazné zlepšení tepelné pohody při vysokých teplotách v létě. omezení výskytu plísní. výrazně lepší akumulace zdiva. prodloužení životnosti konstrukcí snížením namáhání teplotními rázy. zamezuje prostupu CO2 do konstrukce a tím zamezuje projevům karbonatace. má vyváženou životnost všech částí a je snadno opravitelný. lze jej použít i pro konstrukce vystavené účinku zemní vlhkosti, avšak pouze s vytlačovaným pěnovým polystyrenem dlouhodobý účinek je podmíněn kvalitou užitých materiálů obsahuje klimaticky podmíněné operace vyžaduje pečlivou přípravu podkladu a kvalifikovaný návrh pro velmi členité fasády je uplatnění systému problematické