MultiTherm® NEO – zateplení nové generace

Společnost BASF Stavební hmoty Česká republika s.r.o přišla vloni na trh s jedinečným zateplovacím systémem MultiTherm® NEO. Základ systému tvoří zcela nová generace izolantu, tzv. šedý polystyren s označením EPS 70 NEO. Nový izolant je vyráběn ze suroviny NEOPOR® patentované firmou BASF SE.

Proč označení zateplení budoucnosti? Systém MultiTherm® NEO je díky nové koncepci tepelného izolantu připraven významně snižovat energetickou náročnost budov a zároveň kompenzovat finanční dopady růstu cen energií při zachování vstupních investičních nákladů.

Vize budoucnosti z dnešního pohledu

Ceny energií neustále rostou, a proto se také ve výstavbě hledají nové cesty, jak energetické náklady snížit. Velmi účinné je maximální snižování tepelných ztrát budov a odtud pak vyplývá požadavek na stále dokonalejší tepelnou izolaci obálky budov (střechy, podlahy, stěny, výplní otvorů).

Tento vývoj byl legislativně zakotven i do právního řádu prostřednictvím zákona č. 406/2000 Sb. – o hospodaření energií a související prováděcí vyhláškou 148/2007 Sb. z června 2007 o energetické náročnosti budov, která je určena pro sektor stavebnictví. Souběžně s tím probíhá i úprava tepelně technických norem, na které se uvedený zákon a vyhláška odkazují.

Česká tepelně technická norma ČSN 730540-2 (z dubna 2007) pracuje s průměrným součinitelem prostupu tepla celou obálkou budovy. Nestačí již separátní návrh každé jednotlivé konstrukce na požadovaný součinitel prostupu tepla, tedy aby např. vnější stěny měly součinitel prostupu tepla U_N menší než 0,38 W·m^-2·K^-1, nebo aby vyhověly doporučené hodnotě U_N = 0,25 W·m^-2·K^-1.

Podstatná pro celkové posouzení budovy je hodnota průměrného součinitele prostupu tepla U_em celé obálky budovy v závislosti na objemovém faktoru tvaru budovy A/V (A je plocha obálky, V je objem budovy).

Tento přístup zahrnuje všechny obálkové konstrukce (tedy i okna, dveře atd.) a také jejich napojení, která bývají zdrojem tepelných mostů. Norma dále klasifikuje budovy podle jejich průměrného součinitele prostupu tepla do sedmi tříd A ž G od Velmi úsporných až po Mimořádně nehospodárné, přičemž klasifikační třída C – Vyhovující se rozlišuje na Vyhovující na doporučené úrovni a na Vyhovující na požadované úrovni. Např. pro objemový faktor A/V = 0,8 m^-1 je požadovaná hodnota U_em = 0,49 W·m^-2·K^-1 a doporučená hodnota 0,37 W·m^-2·K^-1.

Důležité je, že zejména doporučené hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla se nejlépe docílí s dobrou tepelnou izolací. Rozumný investor – ať do novostavby nebo do rekonstrukce –většinou plánuje s dlouhodobou časovou perspektivou a pokud zatepluje, je výhodné za relativně malý příplatek překročit požadavek normy na prostup tepla stěnou třeba až na úroveň nebo dokonce za úroveň pro nízkoenergetický dům U = 0,20 W·m^-2·K^-1.

Ideálním řešením je využití nového jedinečného a garantovaného systému MultiTherm ^® NEO. Jedná se o certifikovaný ETICS (vnější tepelně izolační kompozitní systém) jehož izolační prvek nové generace – EPS 70 NEO – je schopen zajistit o 20 % lepší tepelné vlastnosti než bílý fasádní polystyren. Aplikace nevyžaduje žádné speciální postupy.

Co vedlo ke vzniku izolačního materiálu NEOPOR^®?

Výzkumníci se již dlouhou dobu zabývají myšlenkou vytvořit dokonalý tepelný izolant. Základem řešení je minimalizovat šíření tepla v izolantu.

Pro lepší pochopení této problematiky je vhodné definovat, jakými způsoby se teplo šíří:

• Vedením (nejčastěji v pevných tělesech) - sousední částice těles si předávají část své pohybové energie
• Prouděním (nejčastěji v kapalinách a plynech) - přemísťují se přímo částice s větší energií
• Zářením (sáláním) – těleso s vyšší teplotou energii vyzařuje, těleso s nižší teplotou energii přijímá

Převedeme-li šíření tepla konkrétně na EPS, je prostup tepla tímto izolantem dán následovně:

1. tepelnou vodivostí pevné složky, tedy pěny,
2. tepelnou vodivostí plynu uvnitř buněk hmoty,
3. propustností materiálu pro tepelné záření.

První dvě složky lze u velmi lehkých pěnových materiálů ovlivnit jen velmi obtížně a výsledek je nepatrný. Výzkumníci se tedy zaměřili na složku třetí – propustnost materiálu pro tepelné záření.

Tepelným zářením je zde myšleno elektromagnetické záření, které vyzařují tělesa s teplotou, ve kterých má izolant běžně fungovat. Např. při teplotě 21 °C převažuje složka s délkou vlny 9,85 μm a při teplotě -15 °C pak složka s délkou vlny o délce 11,5 μm.

Tepelné záření prochází EPS a vedle šíření tepla vedením přenáší významnou část energie. Jedná se cca o 30 až 40 % energie z celkového množství tepla, které izolantem projde a je v podstatě vyzářeno za studenou stranu izolantu. Zářivý transport energie je možné podstatně ovlivnit např. zvýšením hustoty EPS. Zvýšení hustoty neznamená jen snížení zářivého transportu tepla, ale i zvýšení množství suroviny pro výrobu a tedy i výrazně vyšší cenu za izolant. Tedy ne zrovna efektivní řešení. S geniálním myšlenkou přicházejí specialisté ze společnosti BASF SE: Snížení propustnosti pro záření v pásmu s délkou vlny kolem 10 μm pomocí stopové přísady bez změny v hustotě materiálu.

Nejvhodnější stopovou přísadou se ukázal grafit, jemně rozemletý na nanometrové částice, kterým je rovnoměrně vyplněna pevná fáze EPS. Díky nanotechnologii je možné vytvořit takto jemné částice grafitu a současně zajistit jejich rozmístění ve vzdálenosti do 10 μm od sebe tak, aby se navzájem nedotýkaly. Vzhledem k velikosti a rozmístění částic bez dotyku, se sníží sálavý transport tepla a zároveň se nezvyšuje průchod tepla vedením. S běžně rozemletým grafitem je to nerealizovatelné.

Membrána polystyrénové expandované buňky se stává pro tepelné záření s délkou vlny okolo 10 μm neprostupná (podobně jako kovová síťka průhledných dvířek mikrovlnné trouby s milimetrovými oky pro mikrovlnu délky 12,5 cm).Nanočástice grafitu v podstatě vytvářejí z membrán polystyrénových kuliček tepelná zrcadla. Tepelné záření, které prochází EPS na bázi NEOPOR^® je uhlíkovými nanočásticemi odráženo a současně pohlcováno. Oba mechanismy brání volnému prostupu tepelného záření a snižují tak prostup tepla skrz izolant.

Průchod tepelného záření

Srovnání běžného EPS a EPS 70 NEO na bázi NEOPOR^®

Za běžných stavebních podmínek je prostup tepla izolací typu EPS realizován ze 30 až 40 % zářivým mechanismem. Jemné grafitové částice tento podíl snižují přibližně o 1/3. Díky tomu dochází ke snížení měřitelného návrhového součinitele tepelné vodivosti λ na hodnotu 0,032 W·m^-1·K^-1. Běžný fasádní EPS má návrhovou tepelnou vodivost λ = 0,040 – 0,044 W. m^-1. K^-1.

Průchod tepelného záření - běžný EPS

Průchod tepelného záření - EPS 70 NEO

Grafitové nanočástice v EPS na bázi NEOPOR^® kromě tepelné vodivosti snižují také skokové změny teploty na povrchu izolantu – zejména na jeho straně blíže k tepelnému zdroji. Izolant nové generace, tzv. šedý polystyren, vyrobený ze suroviny NEOPOR^®, má o cca 20 % lepší tepelně izolační vlastnosti. Ostatní parametry jako jsou paropropustnost, pevnost v tlaku a ohybu, dlouhodobá a krátkodobá nasákavost jsou téměř shodné.

Trendy a budoucnost

V literatuře a časopisech se běžně diskutuje o nízkoenergetických domech. Zároveň roste zájem o domy pasivní, které mají spotřebu tepla na vytápění menší než 15 kWh/(m²·a). Součinitel prostupu tepla pláště u pasivních domů musí být menší než 0,15 W·m^-2·K^-1 a součinitel prostupu tepla výplněmi otvorů menší než 0,80 W·m^-2·K^-1.

Nutností je zajištění účinného větrání s rekuperací spolu se zajištěním vzduchotěsnosti budovy. Vysoká paropropustnost konstrukce, doposud velmi sledovaná a někdy také komerčně přeceňovaná, je u těchto budov nežádoucí. V Evropě se počet pasivních domů každým rokem zdvojnásobuje.

V České republice množství realizovaných pasivních domů zatím zaostává za Německem a Rakouskem, ale jejich rychlý růst na sebe pravděpodobně nedá dlouho čekat. Dnes je možné již počítat tyto objekty na desítky a stovky jsou jich rozpracované v projektech. Přestože v českých časopisech a literatuře jsou nízkoenergetické a pasivní domy takřka výhradně spojovány s dřevostavbami, neexistují zásadní důvody, proč by nemohly být stavěny z těžkých materiálů jako beton cihly atd., které se v České republice těší tradiční oblibě. Lze důvodně očekávat, že nízkoenergetické a pasivní domy porostou u nás znatelně rychleji, až budou popularizovány a navrhovány i v systému těžkého zdění.

Právě zde se ukazuje, jak využít všech výhody nového jedinečného a garantovaného systému MultiTherm^® NEO.