Reflexní izolace: měřením potvrzena tepelná vodivost λ = 0,003 W/(mK)
Reflexní izolace jsou přijímány pouze velmi malou skupinou odborné veřejnosti. Lidé s fyzikálním vzděláním z přírodovědy (RNDr.) při pohledu do jejich struktury většinou jejich princip pochopí a nemají s nimi problém, ale většina vystudovaných stavařů je považuje za podvod a často je zbytečně až dehonestují.
Reflexní izolace nelze posuzovat tak jako běžné izolační materiály, ve kterých je sálavá složka méně dominantní a k tomu často zaměňována za vedení nebo proudění. Notnou dávku nepochopení živí i obchodní zájmy výrobců běžných izolací, kterým jsou vzdušné reflexní izolace nepříjemné.
Čtenář by měl vědět, že platná norma není automaticky přírodní zákon, ale jen dohoda silnějších hráčů o tom, jak se mají určité materiály posuzovat, navrhovat ap. A tak se – i ke škodě tolik propagovaných energetických úspor a environmentalismu – ocitly reflexní izolace na trati pečlivě budovaného nezájmu.
Na Fakultě stavební VUT Brno byla v rámci diplomové práce realizována studie, která velmi pečlivě změřila různé reflexní izolace metodou, jež dobře vidí princip jejich fungování, a tím ukazuje i způsob jejich aplikace. Pečlivě navržené a odborně dozorované experimenty potvrdily součinitel tepelné vodivosti vícevrstvé reflexní fólie až na úrovni λ = 0,0028 W/(mK). Jde o agregátní hodnotu, zahrnující celé uvedené souvrství o tloušťce d a tepelném odporu R, kde λ = d/R. Tato hodnota koresponduje jak s deklarovanými hodnotami od předních výrobců a dodavatelů reflexních fólií, tak s reálnými úsporami, které uvádějí uživatelé reflexních izolací.
Trocha historie
Reflexní izolace došly prvních aplikací už v roce 1929 (tedy 11 let před vznikem první skelné vaty a 20 let před vznikem polystyrenu), kdy architekt Robert Krafft s inženýrem Friedrichem Försterem začali v Německu stavět typové domy „Kupferhaus”. Ve 12 cm silné dutině obvodové stěny měli napnutých 8 hliníkových folií oddělených 1,5 cm tlustými vzduchovými mezerami.
Popis experimentu
Vraťme se zpět do Brna. Tehdy ještě student, Bc. Petr Šot, sestrojil v rámci své diplomové práce měřící zařízení, které zahrnovalo „studenou” a „teplou” část, přičemž uvnitř teplé části vytvořil ještě jednu menší měřící komoru, v níž zamezil proudění (čímž vytvořil stejné podmínky, jaké mají bublinové reflexní izolace aplikované do staveb) a současně výrazně omezil i vliv okrajových podmínek. Tím pak měřil prostup tepla velmi podobně, jako se měří izolační skla (zcela odlišně od měření izolací, kde se okrajové podmínky zanedbávají).
Mezi teplou a studenou stranu umístil nejprve vzorek 20 mm tlustého EPS (velikost vzorku 1 × 1 m), aby jej změřil jako referenční (známý izolant), a tím si ověřil, že měří správné hodnoty.
Pak postupně změřil prostup tepla různými reflexními materiály a následně odečtením přestupových odporů vyhodnotil jejich tepelný odpor. Měřil 13 reflexních sendvičových izolací, které od sebe v popisu odlišoval jejich složením a celkovou tloušťkou.
Ve svých závěrech však neuvedl, proč některé vzorky izolují lépe než jiné, nepokusil se zkrátka o hypotézu, jež by vysvětlila podstatu tepelněizolační funkce měřených vzorků. Na tuto věc se zaměříme v tomto příspěvku.
l
Experimentální vzorky
Následuje přehled jednotlivých vzorků, kdy je u každého uveden nejdůležitější aspekt, jenž ovlivňuje jeho schopnost izolovat teplo. Pro ty, kteří tyto aspekty nevidí, je obtížné reflexní izolace pochopit a správně realizovat. Vzorky jsou sestaveny jako různé kombinace oboustranně reflexní alu fólie a dvouvrstvé bublinové fólie LDPE nebo HDPE (bublinky uzavřené z jedné strany hladkou fólií):
1. Alu fólie zalaminovaná s LDPE bublikovou folií – u tohoto vzorku jsou k hliníkové folii přilaminována bříška bublinek a rovná záda tvoří druhou stranu sendviče – mezi bublinkami se nacházejí malé komůrky s nízkoemisivním povrchem reflexní alu fólie.
2. Alu fólie zalaminovaná se zády bublinkové fólie – u tohoto materiálu jsou bříška bublinek otočena od reflexní vrstvy pryč a protože povrch hliníkové fólie překrývá vrstva LDPE (záda bublinek), není v sendviči žádná vnitřní komora s nízkoemisivní stranou.
3. Dvě alu fólie zalaminované z obou stran s LDPE bublinkovou folií – tento vzorek je funkčně velmi podobný vzorku 1, ale protože díky laminaci z obou stran jsou komůrky ještě menší než u vzorku 1 a protože vynuceným prouděním studeného vzduchu je vliv krajní reflexní alu fólie potlačen, jsou její vlastnosti horší než u vzorku 1.
4. Alu fólie zalaminovaná s 3 mm pěnovou deskou z PE – vzorek nevytváří žádnou vnitřní komoru s nízkoemisivní vrstvou. Pouze odráží sálání teplé části měřicího zařízení, takže do něj prostupuje méně tepla než do polystyrenu.
5. Alu fólie zalaminovaná s 5 mm pěnovou deskou z PE – vzorek se liší od vzorku č. 4 pouze tloušťkou pěnové vrstvy, která však na lepší vodivost vliv nemá.
6. Alu fólie zalaminovaná se zády LDPE bublinkové fólie umístěná z obou stran, mezi nimi 2 vrstvy 5 mm PU pěny – tento vzorek nevytváří žádnou vnitřní komoru s nízkoemisivní vrstvou a díky své poměrně velké tloušťce má ze všech porovnávaných vzorků největší (přepočtenou) tepelnou vodivost (viz tabulka).
7. Alu fólie na okrajích, mezi nimi vložené 2 bublinkové fólie, 2 pěnové desky 5 mm a mezi každou vrstvou jedna alu fólie – u tohoto vzorku jsou 2 vnitřní komory vzniklé při vertikální aplikaci oddálením nezalaminovaných bublinkových a alu fólií od sebe a 4 malé komůrky s nízkoemisivní vrstvou mezi alu fóliemi a pěnovými deskami. Bohužel při náklonu nebo ve vodorovné poloze dolehnou vnitřní vrstvy na sebe a malé komory mezi nimi zaniknou.
8. Dvě alu fólie zalaminované k zádům bublinkové fólie + 1 alu fólie vložená uprostřed – zalaminované bublinkové fólie zády k alu fólii sice moc efektu nepřinesou, ale díky vložené oboustranně nízkoemisivní alu fólii doprostřed mezi bříška bublinek vznikají 2 funkční komory a materiál se chová podobně jako trojsklo. Díky bublinkám nezanikají komory ani při náklonu nebo vodorovné poloze.
9. 5× alu fólie proložená 8 bublinkovými fóliemi v takovém pořadí a natočení, aby vzniklo 8 komor s nízkoemisivní stranou. Stěny bublinek z HDPE jsou výrazně tenčí než u ostatních vzorků, tedy i z hlediska vedení tepla mají větší tepelný odpor.
10. Vzorek je vytvořen vložením vzorku 3 mezi vzorky 4 a 5. Při vertikální aplikaci vzniknou až 3 malé komory s nízkoemisivní stranou. V náklonu nebo horizontální poloze přilehnou pěnové vrstvy na hliníkové fólie a izolační účinek se citelně zhorší.
11. Vzorek je vytvořen přiložením vzorku 3 ke vzorku 4. Obsahuje pouze 1 velmi malou funkční komůrku a 1 komoru, vzniklou možným oddálením vrstev od sebe při vertikální aplikaci, která však při jiné poloze dolehnutím pěny na reflexní folii zanikne.
12. Vzorek je vytvořen přiložením vzorku 4 ke vzorku 6. Obsahuje 1 malou komoru s nízkoemisivní stranou vzniklou při oddálení pěny od alu fólie avšak pouze při vertikální aplikaci.
13. 4× alu fólie zalaminovaná k bříškům bublinkové fólie, proložené dalšími 4 LDPE bublinkovými fóliemi a zakončené samostatnou alu fólií – vytváří 4 malé komory s nízkoemisivní stranou, a to ve všech polohách. Ve vertikální poloze se mohou záda vložených bublinkových folií místy oddálit od alu fólie a způsobit tak vznik dalších malých komor s nízkoemisivní stranou, čímž by se izolační účinek souvrství zlepšil.
Výsledky měření
Z výsledků měření – viz tabulka – je patrné, že čím více je ve struktuře komor s nízkoemisivním povrchem, tím lépe souvrství izoluje, zejména když jsou komory větší a s větší plochou reflexe. Je to přímý důkaz, že sálání se šíří i v malých dutinách, a pokud se tomuto prostupu tepla zabrání pomocí správně umístěných nízkoemisivních vrstev na okrajích komor, jsou výsledky vynikající – viz vzorek 9, který v tloušťce 2,4 cm izoluje podobným účinkem jako by izoloval cca 30 cm tlustý referenční vzorek EPS.
Důležité také je, aby reflexní fólie nebyly k bublinkovým nebo pěnovým vrstvám nalaminované – díky laminaci se komory výrazně zmenšují, a klesá tím i izolační účinek.
Ve vítězném vzorku č. 9 nejsou žádné zalaminované vrstvy ani pěny. Navíc stěna bublinkových folií je tlustá pouze 6–7 μm, zatímco v ostatních vzorcích mají bublinky tloušťku stěny 16 až 18 μm. Tento fakt také citelně přispívá ke zlepšení izolačních vlastností.
Je dobré si všimnout, že úplně všechny vzorky (i ty bez vnitřních funkčních komor) mají lepší přepočtenou tepelnou vodivost než referenční polystyren. Je to proto, že krajní nízkoemisivní fólie otočená do teplé komory měřicího zařízení účinně odráží její tepelné sálání a do reflexní izolace tak proniká mnohem méně tepla než do polystyrenu.
Téma: reflexní tepelné izolace
Poznámka k provádění
Diplomová práce ukazuje mj. i to, že je důležité aplikovat reflexní izolaci se vzduchovými mezerami v izolačním souvrství. Čím větší teplotní rozdíly chceme odizolovat (např. v létě sálavé teplo od rozpálené krytiny), tím více poslouží nízkoemisivní (= termoreflexní) izolační souvrství. V zimě naopak tato izolace stejně účinně zabrání prochlazení budovy vlivem studeného záření noční oblohy.
Velmi důležité ale je, aby reflexní izolace aplikovala firma, která je na jejich aplikaci vyškolená – díky velké schopnosti těchto materiálů izolovat teplo a současně díky velkému vlivu okrajových podmínek (vlastní reflexní povrchy jsou v kolmém směru velmi dobře tepelně vodivé), je na provedení detailů kladen obrovský důraz – a špatnou aplikací lze vše dobré pokazit.
Závěr
Článek, který vznikl na základě diplomové práce pod vedením zkušeného pedagoga a experimentátora, ukázal, že na bázi reflexních izolací lze realizovat tepelněizolační souvrství se součinitelem tepelné vodivosti na úrovni λ = 0,02 W/(mK), výjimečně (v případě série osmi nízkoemisivních komor v souvrství) až 0,003 W/(mK), což je pouhá 1/13 hodnoty pro běžný tepelněizolační EPS.
Související články
- Tepelná izolace: velký přehled
- Důvod pro bílé střechy: šetření peněz a chladnější léto
- Přírodní tepelná stabilizace budov
- Sálání ve stavbách a tepelných izolacích
1) čerpáno z univerzitního archivu
