Capatect Carbon pro odolné fasády

Tenké kontaktní omítky v zatepleních ETICS čelí často extrémním a rychlým teplotním změnám. Přímé zimní slunce je může během několika minut rozpálit na 45 °C, i když teploměr ukazuje ve stínu hluboko pod nulu. Následně se objevují praskliny, fasáda degraduje a klesá životnost i účinnost zateplení. Čím tmavší odstín fasády, tím je problém nápadnější. Řešením je Capatect Carbon.

Pro povrchovou úpravu tepelně izolačních systémů platila vždy, z důvodů možného přehřívání fasády při expozici přímým sluncem, omezení při volbě barevného odstínu. Tmavé barvy a zejména černá byly prakticky vyloučeny. Tzv. relativní zářivost fasády byla doporučena alespoň na úrovni 30 až 25 % podle druhu použité omítky (tato veličina byla zavedena původně v německy hovořících zemích jako Hellbezugswert, zkratka HBW, kde dokonale černá fasáda, která veškeré sluneční záření pohlcuje, má HBW 0 a dokonale bílá, která veškeré záření difúzně odráží, má HBW 100). Prakticky nešlo na zateplené fasády použít tmavé barvy, které neodrážejí téměř nic, naopak záření pohltí, promění v teplo a fasádu zahřejí. Všechna tato omezení boří Capatect Carbon.

Řešení a popis funkce

Capatect Carbon je výrobková řada vyvinutá speciálně pro vysoce odolné povrchové úpravy tepelně izolačních systémů. Jsou v nich rozptýlena volná uhlíková vlákna, obr. 4, která plní funkci výztuže, podobně jako např. ocelové drátky nebo špony v drátkobetonu.

Nejde ale o běžný, polykrystalický uhlík. Uhlíkové vlákno má v tomto případě tloušťku kolem jednoho mikrometru a v celé délce tvoří monokrystal mimořádné pevnosti: Kdyby toto vlákno mělo průřez 1 mm², uneslo by závaží o hmotnosti přes 560 kg, které působí silou 5600 N a ve vláknu vyvolá napětí 5600 MPa.

Použití uhlíkových vláken si vyžádalo vývoj nových pojiv, která s vlákny spolupůsobí. Díky tomu materiály řady Carbon dosahují podstatně vyšší mechanické odolnosti, než ostatní na srovnatelné bázi.

Barevné systémy

S materiály řady Capatect Carbon je možné na zateplenou fasádu použít odstín s odrazivostí slunečního světla:

a) HBW 15 a vyšší při skladbě:

• izolant Capatect Dalmatin, lepený a kotvený v souladu s certifikací systému,
• výztužová vrstva Capatect Carbon Spachtel v síle alespoň 3 mm s vloženou tkaninou,
• omítka Capatect CarboPor.

b) HBW 6 a vyšší při skladbě:

• izolant minerální vata, lepeno systémovým lepidlem a kotveno šroubovacími hmoždinkami,
• výztužová vrstva Capatect CarboNit v síle alespoň 5 mm s vloženou tkaninou,
• omítka Capatect CarboPor.

Při dodržení uvedených skladeb vrstev a technologických postupů nese Caparol plnou záruku za funkčnost systému. Tím se architektům a investorům otevírají nové možnosti v barevném ztvárnění fasád.

Teplotní extrémy

Architektura a stavitelství samozřejmě se sluncem pracuje. Vysoký energetický obsah slunečního záření ale často podceňuje. I když je v zimě venku ve stínu –8 °C, může přímé slunce „rozpálit” tmavší fasádu dobře zatepleného domu až na 45 °C, jak ukazuje obr. 2. Jak se vypořádat s tím, že teplota venkovního vzduchu je hluboko pod nulou, ale teplota fasády +45 °C?

Etablované tepelné výpočty pro navrhování domů tento případ pojednávají jako mrazivý den s exteriérovou teplotou θ_E –8 °C, kdy je třeba topit. Jenže jde jen o teplotu vzduchu; faktická exteriérová teplota, v níž je zahrnuta také teplota záření, musí být logicky alespoň na úrovni ohřáté fasády, tj aspoň +45 °C.

Extrémy jsou časté i v létě. I při teplotě vzduchu, řekněme 30 °C, může slunce fasádu rozpálit až k 70 °C, viz obr. 1 a 3.

Vedle toho, že sluncem takto vystupňované teploty mohou fasádu poškozovat, jsou také zdrojem pasivních tepelných zisků, které tepelné výpočty přehlížejí.

Jak teplé je sluneční záření

Na tuto otázku je přinejmenším už od roku 1900, kdy Karl Max Planck přesně popsal vlastnosti tepelného záření těles, jednoznačná odpověď. Teplota slunečního záření odpovídá povrchové teplotě tělesa, které ho vyzařuje (sálá), v případě Slunce je to 5700 °C. Planckův, tzv. vyzařovací zákon a z něho odvozený Stefanův-Boltzmannův zákon také přesně udávají intenzitu tohoto záření, ta je na povrchu Slunce 72,2 MW/m². Na Zemi je to už jen 1000 W/m², jeho teplota je ovšem stejná. Sluneční záření má tedy schopnost ohřívat všechny věci až na teplotu 5700 °C, jeho intenzita na Zemi na to obvykle ale nestačí, protože Sluncem ohřátá tělesa jsou ochlazována vzduchem, okolními předměty a sama také teplo sálají.

Nechť je například teplota venkovního vzduchu –8 °C a zároveň je tenká fasádní omítka zateplovacího systému kolmo ozařována sluncem se zářivou intenzitou 1000 W/m². Když potom fasáda 30 % záření odráží, může na jejím povrchu dojít k ustálení teploty na 45 °C, jak ukazuje obr. 2. Z toho lze odhadnout ztrátové toky tepla, které omítku ochlazují:

a) sdílení sálavého tepla mezi omítkou a jejím okolím (vyjma slunce) představuje ztrátu 272 W/m²,

b) chladný vzduch proudící podél fasády odebírá teplo s intenzitou 425 W/m², což odpovídá součiniteli přestupu tepla při vedení a proudění 0,08 m²W/K.,

c) 30 cm silná tepelná izolace se součinitelem tepelné vodivosti 0,04 W/(mK) odvádí dovnitř domu vyhřátého na 20 °C tepelný tok s intenzitou 3,3 W/m².

Téma: slunce

Fasáda – teplotně velmi zatěžovaná součást stavby

V interiéru a masivní nosné konstrukci dochází, díky silné izolaci a ekvitermnímu vytápění, jen k malým teplotním rozdílům. Přesně opačně je tomu na tenké venkovní omítce. Omítku prakticky teplotně ovlivňuje jen vnější prostředí a kvůli její malé tepelné akumulaci jsou teplotní změny rychlé a vysoké.

Teplota prostředí, do níž zahrnujeme i zářivou složku, se pak může výrazně měnit nejen v rámci roku (léto versus zima), ale i v rámci jediného dne: za jasné zimní noci může být –15 °C při teplotě vzduchu –10 °C; naopak ve dne, když svítí slunce, může mít prostředí teplotu +45 °C při teplotě vzduchu –8 °C. Naopak v létě může teplota prostředí vystoupat nad 70 °C, i když má vzduch jen 30 °C.

Na obr. 2 je záznam poklesu povrchových teplot zateplené fasády v průběhu patnácti minut. Během této krátké doby došlo k poklesu teploty povrchu o desítky stupňů! Teplotními změnami je vnější souvrství namáháno tím více, čím je fasáda tmavší. To může mít dva následky:

1) Degradaci polystyrenu jako izolantu. Polystyren nedokáže dlouhodobě odolávat teplotám přesahujícím 70 °C.

2) Porušení celistvosti vnějšího souvrství. Vlivem opakujícího se smršťování a rozpínání vnějšího souvrství může dojít k jeho porušení, vzniku trhlinek, zatékání srážkové vody a následnému narušení stability celého systému.

Těmto jevům je možné úspěšně čelit, použijeme-li vhodnou technologii. Degradaci polystyrenu je možné zabránit tím, že použijeme jako izolant desky z minerální vaty, která je vůči vyšší teplotě odolná. Porušení vnějšího souvrství je možné zabránit použitím materiálů, které jsou mechanickému namáhání dostatečně odolné.

K tématu Capatect Carbon naleznete v časopise příbalový leták. Navíc společnost Caparol připravuje na začátek sezóny prodejní akci s podporou systému Carbon. O ní vás budeme informovat během měsíce března.