MultiTherm NEO – zateplovací systém budoucnosti s izolantem nové generace

Zateplovací systém MultiTherm^® NEO, jehož základem je izolant nové generace, tzv. šedý polystyren, uvádí na trh společnost BASF Stavební hmoty Česká republika s.r.o.. Tento izolant je vyroben ze suroviny NEOPOR^® za použití nanotechnologie a je patentován firmou BASF AG.

Jedná se o zateplovací systém, ve kterém izolant (šedý polystyren) zajišťuje takové tepelně izolační vlastnosti, díky kterým je možné použít o 20 % menší tloušťku izolačních desek než u běžných izolantů.

Snížit tepelné ztráty

Ceny energií neustále rostou, hledají se nové a nové cesty jak energetické náklady snížit. Hlavním trendem je maximálně eliminovat tepelné ztráty, vzrůstá požadavek na stále dokonalejší izolaci obálky budov (střechy, podlahy, stěny, výplně otvorů).

Zvýšené nároky jsou zřetelné i v normách, např. ČSN 730540-2 udává, že požadovaný součinitel prostupu tepla UN musí být menší než 0,38 W m^-2.K^-1. Tato norma dokonce doporučuje hodnotu 0,25 W m^-2.K^-1, což je hodnota, které běžné konstrukce (postavené z nejnovějších zdicích materiálů standardně vyráběných rozměrů) nejsou schopné vyhovět.

Běžnou záležitostí se dnes stávají nízkoenergetické domy. Obrovským tempem roste zájem o domy pasivní, které mají spotřebu tepla na vytápění menší než 15 kWh/m².a. Součinitel prostupu tepla pláště 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 zprofanovaná, je u těchto budov nežádoucí.

Vhodným řešením může být nový systém MultiTherm^®NEO. Jedná se o certifikovaný ETICS (vnější tepelně izolační kompozitní systém) využívající tzv. šedý polystyren EPS 70 NEO, vyrobený ze suroviny NEOPOR^® patentované firmou BASF AG.

Co vedlo ke vzniku izolačního materiálu NEOPOR^®

Vědci se již dlouhou dobu zabývají myšlenkou vytvořit dokonalý tepelný izolant. Jednou z cest je minimalizovat šíření tepla v izolantu. Převedeme-li šíření tepla konkrétně na EPS, je prostup tepla tímto izolantem dán těmito složkami:

• tepelnou vodivostí pevné složky pěny,
• tepelnou vodivostí plynu uvnitř buněk hmoty,
• propustností materiálu pro tepelné záření.

První dvě složky lze ovlivnit jen velmi obtížně a výsledek je nepatrný. Vědci se tedy zaměřili na složku třetí, a tou je 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 přibližně 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.

Snížení propustnosti pro záření

Specialisté ze společnosti BASF AG přišli s myšlenkou 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 polystyrenové 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 polystyrenových 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 přes izolant.

Srovnání běžného EPS a EPS 70 NEO

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 součinitele tepelné vodivosti λ na hodnotu 0,032 W.m^-1.K^-1. Běžný fasádní EPS má tepelnou vodivost λ = 0,036–0,039 W. m^-1.K^-1.

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 EPS 70 NEO, vyrobený ze suroviny NEOPOR^®, má přibližně o 20 % lepší tepelně izolační vlastnosti. Ostatní parametry jako jsou paropropustnost, pevnost v tlaku a ohybu, dlouhodobá a krátkodobá nasákavost jsou téměř shodné.