Bezkontaktní tepelné izolační systémy KLIMA a KLIMA E
Bezkontaktní tepelněizolační systém KLIMA a KLIMA E se od jiných zateplení liší systémovou vzduchovou vrstvou mezi nosnou zdí a vnější tepelnou izolací z EPS. Vrstva umožňuje odvětrání vlhkosti z míst, kde je největší riziko kondenzace. Oba systémy se proto hodí i pro zateplení starších domů s nejistou těsností spodní hydroizolace. Výrobek je zařazen v programu Zelená úsporám.
Připomeňme si, že vzduchové mezery se vyskytují při zateplování poměrně často. U tzv. odvětrávané izolace se vytváří větraná mezera mezi studeným povrchem izolace (z minerální vlny) a fasádním obkladem či přizdívkou. Jiným příkladem je dnes běžné zateplení polystyrénem, kde vznikají izolované mezery mezi zdí a izolačními deskami kvůli tomu, že se lepicí tmel na desky nenanáší celoplošně.
Bezkontaktní tepelněizolační (TI) systém KLIMA a KLIMA E je, oproti oběma zmiňovaným, relativně nový koncept zateplení. Záměrně obsahuje tenkou mezeru mezi zdí a izolací, která je přerušovaná jen bodově kotvicími prvky. Jako plnohodnotný prvek celého TI souvrství proto dostala název difúzní vrstva. Ta je běžně uzavřená, lze ji však kdykoliv, na kratší či delší dobu otevřít a tím intenzivně vysušovat zdivo.
Oba TI systémy KLIMA se liší typem fasádní omítky. Systém KLIMA používá běžnou tenkovrstvou omítku s armovací sítí (perlinkou), známou např. u systémů zateplení s polystyrénem. TI systém KLIMA E má finální povrchovou úpravu v podobě trvanlivé tlustovrstvé omítky s patentovanou výztužnou sítí restylen.
 |
 |
| Ukotvení izolačních desek EPS pomoci síťové rozpěrky, při kterém se realizuje difuzní mezera. Vpravo detail síťové rozpěrky. | |
Použití systémů KLIMA
Bezkontaktní TI systémy KLIMA a KLIMA E mají historii trvající přes 10 let. Za tu dobu byly vyřešeny všechny konstrukční a stavebněfyzikální detaily. Produkt, o kterém píšeme, poskytuje trvanlivé zateplení, které se účinností plně vyrovná ostatním produktům na trhu.
Navíc je velmi šetrné při zateplování starších staveb. Mnozí investoři a projektanti váhají, jak tyto domy zateplit. Většinou je k dispozici jen minimum peněz, plátci jsou často na sklonku produktivního věku a disponují jen úsporami. S TI systémy KLIMA a KLIMA E je minimální míra rizika, že polystyrénem zateplené zdivo bude více a častěji navlhat, než před zateplením. Navíc obě technologie umožňují jednoduchou, nedestruktivní cestu rychlého vysoušení
| název veličiny,značka,jednotka | součinitel tepelné vodivosti ƒλ (lambda) W/(m.K) | součinitel difuze vodní páry δ (delta) s·10-9 |
| Zdivo typu THERM 44 | 0,110 | 0,0370 |
| Zdivo CPP 450 | 0,800 | 0,0310 |
| Tepelně izolační vrstva EPS | 0,037 | 0,0073 |
| vzduchová vrstva 20 mm | 0,044 | 0,1830 |
| vzduchová mezera 40 mm | 0,101 | 0,1830 |
Princip funkce TI systémů KLIMA
Důležitým systémovým prvkem je difúzní vrstva mezi zdí a tepelnou izolací. Difúzní proto, že má z celého souvrství obvodové stěny nejvyšší součinitel difúze δ = 0,183·10-9 s (a tedy nejnižší faktor difúzního odporu μ = 1). Difúzní vrstva má dvě pracovní polohy. Je buď uzavřená, což je základní stav, nebo ji v případě potřeby můžeme otevřít, zejména na jaře a v létě, a vysoušet vlhkost, pokud se z jakýchkoliv důvodů nahromadí v obvodové stěně.
Uzavřená difúzní vrstva
Při uzavřené difúzní mezeře funguje celé izolační souvrství jako řádný zateplovací systém. Difúzní vrstva přispívá k celkovému tepelnému odporu a tento příspěvek je závislý na tloušťce vrstvy a rychlosti cirkulace vzduchu ve vrstvě. Obecně platí, že při nulové rychlosti cirkulace závisí odpor vzduchové vrstvy na součiniteli tepelné vodivosti λ vzduchu, na tloušťce vrstvy a přestupových odporech α na obou rozhraních vzduchové vrstvy. Zvolíme-li λ = 0,025 W/(mK) a α = 0,13 W/(m2K), dostaneme při tloušťce vrstvy d = 0,02 m její tepelný odpor 1,1 m2K/W.
| Okrajové podmínky | |
| Vnitřní prostorová teplota | 20 °C |
| Vnitřní relativní vlhkost | 50 % |
| Venkovní prostorová teplota | 5; –5 a –15 °C |
| Venkovní relativní vlhkost | 80 % |
| 50 mm EPS | 100 mm EPS | ||||||||||||
| θE =5°C | θE = -5 °C | θE = -15 °C | θE = 5 °C | θE = -5 °C | θE = -15 °C | ||||||||
| CPP 450 mm | vrstva 0 mm | U= 0,480 W/(m2K) | U= 0,291 W/(m2K) | ||||||||||
| 15 | 0 | 11,7 | 0 | 8,4 | 0 | 17 | 0 | 15 | 0 | 12,9 | 0 | ||
| vrstva 20 mm | U= 0,394 W/(m2K) | U= 0,257 W/(m2K) | |||||||||||
| 15,9 – 13,2 | 0 | 13,2–8,7 | 0 | 10,5–4,2 | 0 | 17,3–15,6 | 0 | 15,6–12,6 | 0 | 13,8–9,7 | 0 | ||
| vrstva 40 mm | U= 0,403 W/(m2K) | U= 0,261 W/(m2K) | |||||||||||
| 15,8–13,4 | 0 | 13,2–9,0 | 0 | 10,2–4,6 | 0 | 17,3–15,7 | 0 | 15,5–12,9 | 0 | 13,7–10,1 | 0 | ||
| Therm 44 cm | vrstva 0 mm | U= 0,181 W/(m2K) | U= 0,146 W/(m2K) | ||||||||||
| 8,8 | 0 | 1,3 | 0 | - 6,2 | 92 | 11 | 0 | 5 | 0 | - 1,03 | 72,3 | ||
| vrstva 20 mm | U= 0,167 W W/(m2K) | U= 0,136 W/(m2K) | |||||||||||
| 9,6–8,5 | 0 | 2,7–0,8 | 9,9 | –4,2–(–6,9) | 100,7 | 11,6–10,6 | 0 | 5,9–4,4 | 0 | 0 0,3–(–1,9) | 82,9 | ||
| vrstva 40 mm | U= 0,169 W W/(m2K) | U= 0,138 W/(m2K) | |||||||||||
| 9,5–8,5 | 0 | 9,5–8,5 | 7,2 | –4,4–(–6,8) | 97,8 | 11,5–10,7 | 0 | 5,8–4,4 | 0 | 0,1–(–1,8) | 80,3 | ||
Ideální stav makroskopické nehybnosti vzduchu v difúzní vrstvě však nenastane. Vysoký tepelný odpor vrstvy vyvolá vznik velkého teplotního spádu, kdy se teploty na protilehlých stěnách vrstvy rozestoupí. Tím se samovolně spustí cirkulace vzduchu a odpor vrstvy klesá, až se ustaví rovnováha mezi rychlostí proudění a teplotním spádem. Rychlost samovolné cirkulace vzduchu omezuje také viskosita vzduchu; ta se projevuje hlavně při malých tloušťkách pod 1 cm, kdy pohyb vzduchu často zanedbáváme a počítáme λ = 0,025. Při větších tloušťkách musíme už vliv cirkulace započítat a k tomu i vliv tepelného sálání mezi teplým a studeným okrajem vzduchové vrstvy. Pro naše úvahy byly hodnoty součinitele λ pro difúzní vrstvu tloušťky 20 mm resp. 40 mm (v nichž proudí vzduch) odhadnuty pomocí Nusseltových čísel a jsou v tab. 1a.
V tab. 2 jsou pak uvedeny výsledky řešení rovnic pro ustálený difúzní tok vodní páry, které se formálně neliší od rovnic pro ustálené tepelné toky – až na omezující podmínku, že částečný tlak vodní páry nemůže růst neomezeně, ale jen do výše částečného tlaku syté páry pS. Ten lze spočítat pomocí zjednodušeného Magnusova vzorce
kde θ je teplota vzduchu ve °C. Jako příklad zateplovaných zdí jsme vybrali zdivo z plných pálených cihel (CPP) tloušťky 450 mm a zdivo z moderních termoizolačních bloků typu Therm 44 o přibližně stejné tloušťce. Materiálové parametry vrstev i okrajové podmínky jsou uvedeny v tab. 1a, resp. tab. 1b.
Výsledky
A) Aplikace bezkontaktního TI systému KLIMA na zdivo s vysokou tepelnou vodivostí (CPP 450 mm) úplně vyvede kondenzační zónu nejen ze zdiva, ale i z izolace. To platí nejen pro venkovní teplotu –15 °C, ale i pro teploty cca do –25 °C. Aplikace uzavřené difúzní vrstvy mírně zvýší součinitel prostupu tepla U a „oteplí” chladný povrch zateplované zdi. Připomeňme si, že v nezatepleném zdivu se zóna kondenzace objevuje už při venkovní teplotě –5 °C a nižší.
B) Při aplikaci bezkontaktního TI systému KLIMA na zdivo s nízkou tepelnou vodivostí (THERM 44) ke vzniku kondenzační zóny dochází už při našich „testovacích” venkovních teplotách. U tloušťky izolace EPS 50 mm je to už při teplotě –5 °C, u tloušťky EPS 100 mm při –15 °C. Ke kondenzaci dochází i tehdy, když je izolace aplikována bez difúzní mezery (tedy kontaktně). V tom případě nastává mírně později (při nižší venkovní teplotě) a její intenzita je mírně nižší, viz tab. 2. Pozorný rozbor, viz tab. 3, ale ukáže, že difúzní vrstva „stahuje” vlhkost ze zdiva a zónu kondenzace stěhuje do izolace.
Difúzní mezera jako ochrana zdiva
C) U zdiva s malou tepelnou izolací (CPP) vytlačí už malá tloušťka izolace EPS s difúzní mezerou i bez ní případnou kondenzační zónu ze zdiva. Redakční výpočet ukázal, že v neizolovaném zdivu z CPP začíná kondenzace při venkovní teplotě θE = –18,5 °C, při θE –25 °C dosahuje už intenzity 41 g/(m3·měsíc). Tenká vrstva izolace 50 mm kondenzaci při θE –25 °C zcela odstraní, při silnější izolaci 100 mm se však zóna kondenzace znovu ukáže, a sice až v izolaci a se zhruba poloviční intenzitou 41 g/(m3·měsíc). Difúzní vrstva tím, že „stahuje” vlhkost ze zdiva, uspíší vznik kondenzační zóny v izolaci, ale posune ji ještě dál od zdiva k chladnému okraji izolace.
U tepelněizolačního zdiva dochází ke kondenzaci už při našich „testovacích” teplotách. Při venkovní teplotě θE = –15 °C a bez izolace je intenzita kondenzace 46 g/(m3·měsíc), s izolací 50 mm 92 g/(m3·měsíc) a s izolací 100 mm 72 g/(m3·měsíc). Difúzní vrstva i zde zvýší přibližně o 10 % intenzitu kondenzace, ale zároveň posune kondenzační zónu mimo zdivo a hlouběji do izolace.
| Zdivo THERM 44 + izolace EPS | 20 mm | 50 mm | 100 mm | 150 mm |
| Kondenzační oblast v mm | ||||
| bez difúzní vrstvy | 352–440 | 414–454 | 440–498 | 449–539 |
| s difúzní vrstvou 20 mm | 387–460 | 460–471 | 460–514 | 460–556 |
Tato skutečnost má význam při zateplování zdiva z TI bloků (lehčené cihly nebo pórobeton), které se stále více aplikuje. Vlhnutí vnitřního nosného zdiva není vítané ani tehdy, když v teplých měsících dojde k vysušení. Očekáváme, že se významně prodlouží životnost stavby a že se v ní zlepší také životní podmínky, když nosné stěny zůstanou trvale suché a nebudou v přímém kontaktu s izolací, která překonávajíc nejkritičtější teplotní a vlhkostní změny, může za mrazů vlhnout.
Tab. 3 ukazuje, že při zateplení TI zdicích bloků bez difúzní mezery dochází ještě při tloušťce izolace 100 mm ke kondenzaci uvnitř zdicích bloků nebo na jejich „studené” hranici. S difúzní mezerou je ale zóna kondenzace celá převedena do izolace už od tloušťky izolace 50 mm.
Otevřená difúzní vrstva
Dostane-li se vlhkost do obvodové konstrukce, lze ji otevřením difúzní vrstvy vysušit. Difúzní transport vodní páry obvodovou konstrukcí a její kondenzace je přitom jen jednou z možných příčin vlhnutí zdiva. Dalšími jsou vzlínající vlhkost, špatná funkce střechy, vyplavení domu ap.
Otevřením difúzní vrstvy ale dochází k výměně vzduchu, a tedy i k výměně tepla mezi vrstvou a venkovním prostředím. Ideální je tedy větrat difúzní vrstvu mimo topnou sezónu a nezvyšovat tak energetickou spotřebu.
Někdy může být výhodné otevřít difúzní vrstvu v zimě a využít toho, že studený vzduch, který se v mezeře ohřeje na cca 10 °C má velký vysoušecí potenciál. Většinou postačí otevřít vrstvu jen částečně nebo pouze její dolní či horní výdech.
Při částečném otevření difúzní vrstvy můžeme vysoušet zdivo a přitom zachovat dostatečnou tepelněizolační účinnost zateplení.
Co se týče otevírání pouze jediného z obou výdechů, je dobře si uvědomit, že vodní pára je (až na helium) nejlehčí atmosférický plyn, který rychle stoupá vzhůru. Naopak vysrážené kapénky vody jsou těžké a klesají dolů. Proto je otevření dolního či horního výdechu volit podle konkrétních okolností.
Difúzní mezera jako ochrana izolace
Otevřením difúzní vrstvy, když se po zimě oteplí, podpoříme i odpar vlhkosti z izolace. Odpar se u běžných zateplovacích systémů s polystyrenem realizuje většinou jen směrem ven, s výjimkou situace, kdy je venku tepleji než uvnitř. Plným otevřením difúzní vrstvy častěji nastávají podmínky, kdy vlhkost z izolace EPS putuje ven oběma směry, a ve vrstvě je pak hned odvětrána, aniž by procházela zdivem dovnitř.
Podrobnosti o vysoušecím účinku vzduchové vrstvy s rozborem vlivu na tepelné ztráty jsou v článku Vzduchová mezera v systému tepelné izolace DURLIN Klima – vlastnosti [1], který byl publikován v tomto časopise v říjnu roku 2006.
Systém KLIMA v programu Zelená úsporám
Společnost FANA, s.r.o. přihlásila výrobky TI systém KLIMA a KLIMA E do dotačního programu na zateplení domů a novou výstavbu. Pověření tyto systémy aplikovat získali odborní dodavatelé:
- FANA, s.r.o., Zašová 168, 756 51 Zašová, www.fana.cz,
- MARSHAL LOGISTIC, Bukovecká 613, 739 91 Jablunkov, www.marshal-logistic.com,
- Maxplan, s.r.o., Stodolní 977/26, 702 00 Ostrava, www.maxplan.cz.
Literatura a zdroje:
[1] Hejhálek J.: Vzduchová mezera v systému tepelné izolace DURLIN Klima – vlastnosti, Stavebnictví a interiér 10/2006, str. 28.
