Rigitherm pro bezpečné vnitřní zateplení

Jednou z možností vytvoření účinné tepelné izolace objektu je použití systému vnitřního zateplení Rigitherm. Jeho základem je sendvičový panel tvořený sádrokartonovou deskou Rigips s vrstvou tepelné izolace ze stabilizovaného pěnového polystyrenu. Panely po nalepení na vnitřní stranu stěny spolu s navázáním na tepelnou izolaci podlahy a stropu tvoří účinnou tepelně izolační obálku interiéru. Systém je dlouhodobě prověřen, především ve Francii, pod označením Doublage.

Stejně jako u jiných systémů je u vnitřního zateplení Rigitherm nutno dodržet požadavek na odborný návrh i provedení celého systému, zejména nejdůležitějších detailů. Hlavními výhodami jsou:

• Vysoké úspory nákladů za vytápění, popř. chlazení. Úroveň izolace je možné volit.
• Možnost zachování vzhledu členitých fasád (hlavně historických).
• V případě nutnosti je možné aplikovat pouze na vybranou část objektu, např. byt.
• Aplikace systému není závislá na počasí.
• Montáž nevyžaduje stavbu lešení.
• Zateplené stěny nejsou citlivé na poškození.
• Snížení tloušťky a hmotnosti stěn u novostaveb.
• Vysoká produktivita při montáži velkoformátových sendvičových panelů.
• Není nutné používat kotvení hmoždinkami.
• Možnost jednoduché aplikace také u suterénních místností.
• Příznivý vliv na životní prostředí (nižší emise při výrobě energie).

Obr. 1: Montáž vnitřního zateplení Rigitherm na zdivo ze skořepinových tvárnic

Obr. 2: Detailní pohled na panel Rigitherm

Při odborném návrhu systému Rigitherm je třeba vždy posoudit splnění základních požadavků ČSN 73 0540:

• Součinitel prostupu tepla lehké obvodové stěny musí být U < UN = 0,30 Wm^-2K^-1.
• Povrchová teplota musí být ve všech místech vyšší, než je kritická teplota zvýšená o bezpečnostní přirážku
• Omezení kondenzace uvnitř konstrukce:
  1. zkondenzovaná pára neohrozí funkci konstrukce (v oblasti kondenzace není možno použít materiály, které může kondenzát poškozovat, např. dřevo).
  2. roční množství kondenzátu je menší než množství vypařené vody.
  3. roční množství kondenzátu je menší než 0,5 kg·m^-2·rok^-1.

Důležité detaily, kde je zeslabena tepelná izolace (tepelné mosty), je nutno pozorně posoudit a řešit. Jsou to:

• napojení stropu, vnitřních stěn a příček, okenních otvorů,
• předměty procházející přes tepelnou izolaci, zejména kovové,
• instalační rozvody zapuštěné do tepelné izolace (krabice elektroinstalace, rozvod vody apod.).

Součástí projektu vnitřního zateplení je posouzení i dalších souvisejících otázek, např.:

• teplotní stability v zimním a letním období,
• technologických možností provádění,
• finančních nákladů.

Obr. 3: Příklad řešení izolace v oblasti styku vnější zdi a vodorovné konstrukce

Posouzení konstrukce ze skořepinových betonových tvárnic (500 x 200 x 200) mm a vnitřního zateplení Rigitherm. Výsledky nezávislého početního posouzení, jež si nechala zhotovit společnost Rigips2, ukazuje tepelně technické vlastnosti vzorových příkladů konstrukcí, kdy na zdivo ze skořepinových tvárnic jsou z vnitřní strany kontaktně osazeny tepelně izolační panely Rigitherm s různými tloušťkami izolace. Systém Rigitherm pro běžné obytné budovy neobsahuje parozábranu, panely sádrokartonu a pěnového stabilizovaného polystyrenu jsou ke zdi lepeny podle příslušného technologického postupu PUR lepidlem v pruzích.

Skladba od vnitřní strany:

• panel Rigitherm 120, 150, 180 (sádrokarton Rigips RB tl. 12,5 mm + polystyrénová deska Rigips tl. 120, 150, 180 mm),
• betonová zdicí skořepinová tvárnice tl. 200 mm (bližší informace např. v [1]),
• omítka tl. 20 mm.

Skořepinové tvárnice mají tyto vlastnosti:

tepelná vodivost stěn λ = 1,3 W·m^-1·K^-1; faktor difúzního odporu betonu
μ = 24,7; tepelná vodivost vzduchových dutin byla stanovena výpočtem podle ČSN EN ISO 6946, faktor difúzního odporu vzduchu μ = 1. Odtud plynou následující ekvivalentní hodnoty pro zdivo: tepelná vodivost zdiva tl. 200 mm
λ_e = 0,66 W·m^-1·K^-1; ekvivalentní difúzního odporu zdiva tl. 200 mm μ_e = 9,6. Ekvivalentní vlastnosti zdiva ze skořepinových tvárnic byly stanoveny výpočtem podle teplot a částečných tlaků vodní páry.

Výsledky

Chování konstrukce bylo hodnoceno jednak v souvislé ploše, v detailu na styku stěny a stropu a konečně v detailu na styku stěny, vnitřní stěny a stropu. Napojení vodorovné stropní izolace bylo provedeno polystyrénovými deskami EPS o tloušťce izolace 50 mm; stropní izolace zasahuje min. 1 metr od vnitřního povrchu panelů Rigitherm. V horním a dolním rohu ve styku vnitřní a vnější stěny je použito oboustranné ztracené bednění z desek Lignospur tl. 45 mm (EPS 40 mm + cemento-vláknitá deska 5 mm). Pohledová plocha ztraceného bednění je alespoň 500 x 400 mm (výška x šířka).

1. Souvislá plocha

Všechny hodnocené konstrukce splní požadavek v ploše (tedy mimo napojení na jiné konstrukce avýplně otvorů) požadavky ČSN 730540-2 na vnitřní povrchovou teplotu. Požadavky téže normy na součinitel prostupu tepla splní pouze varianty se silnějším zateplením Rigitherm 150 a Rigitherm 180. Požadavky na difúzi vodní páry splní také pouze varianty se silnějším zateplením a to za předpokladu, že použité betonové tvárnice a polystyren odolávají působení zvýšené vlhkosti a že v zóně kondenzace nejsou přítomny materiály či technické rozvody, které by zvýšená vlhkost mohla ohrozit. Spočtené výsledky ukazuje tab. 1.

Tab. 1

2. Styk stěny a stropu

Výpočet byl proveden metodou konečných prvků. Nejnižší povrchová teplota na tomto detailu byla stanovena 15,2 °C pro zateplení Rigitherm 120, 15,6 °C pro zateplení Rigitherm 150 a 16,0 °C pro Rigitherm 180. Vypočtená hodnota je ve všech případech vyšší, než je požadovaná nejnižší povrchová teplota při nepřerušovaném vytápění podle ČSN 730540-2.

3. Styk stěny, vnitřní stěny a stropu

Nejnižší povrchová teplota na tomto detailu byla stanovena 14,5 °C pro zateplení Rigitherm 120,
14,8 °C pro zateplení Rigitherm 150 a 15,0 °C pro Rigitherm 180.

Vypočtená hodnota je ve všech případech vyšší, než je požadovaná nejnižší povrchová teploty při nepřerušovaném vytápění podle ČSN 730540-2. Podmínkou je, aby toto místo na styku tří ploch a jeho okolí bylo řešeno tak, jak bylo výše zmíněno, tj. s použitím bednění z desek Lignospur nebo jiným, technicky rovnocenným způsobem.

Obr. 5: U nezateplené stropní konstrukce může při aplikaci systémů vnitřní izolace v blízkosti obvodové zdi docházet ke kondenzaci

Teplotní stabilita

Závazný požadavek na tepelnou akumulaci konstrukce se v revidované normě neobjevil, přesto s akumulací projektanti pracují, nebo. má vliv na pobytový komfort a tím také vztah k návrhu dynamických vlastností otopné soustavy.
Oproti minulosti však akumulace není považována za nezbytnost. Předpokládejme, že je vnitřní tepelně izolační obálka tvořena pouze polystyrenovými deskami, (bez sádrokartonové desky), topná soustava předává konstantní topný výkon a v místnosti nejsou akumulující předměty s vysokou hmotností (vnitřní zdivo, nábytek apod.), které při změně teploty působí jako zdroj nebo pohlcovač tepla.

Obr. 4: Pole relativních vlhkostí v oblasti vazby vnější a vodorovné konstrukce pro návrhové teploty reprezentující chladné období

Potom by při harmonických změnách venkovní teplotys běžnou běžnou 24 hodinovou periodou kopírovala vnitřní teplota tentýž harmonický teplotní průběh, s téměř stejnou amplitudou, pouze na vyšší teplotní hladině a s fázovým zpožděním. Ukazuje to obr. 6. Podmínkou zde je, aby obě vrstvy - izolace a vnější zeď - měly vysoký součinitel teplotní vodivosti (součin λ / ( ρ c), kde λ je součinitel tepelné vodivosti, ρ hustota a c specifická tepelná kapacita) a byly uspořádány tak, aby mohly rychle reagovat na teplotní změny.
V případě odezvy vnitřní povrchové teploty na změny venkovní teploty u konstrukce z betonu a s vnitřní tepelnou izolací z pěnového polystyrenu je to splněno takřka dokonale. Už jediná deska sádrokartonu v sestavě Rigitherm však odezvu vnitřní teploty na harmonicky se měnící venkovní teplotu znatelně vyhladí, což ukazuje obr. 7. Větší tloušťkou desky se stabilizační efekt konstrukce ještě zvýší.

Obr. 6: Teplotní odezva vnitřní povrchové teploty (modrá křivka) na harmonický průběh venkovní teploty (červená křivka) při konstantním výkonu otopné soustavy pro skořepinový zdicí systém + vnitřní izolaci tvořenou deskami polystyrenu EPS 120 mm bez sádrokartonu.
Střední venkovní teplota -15 °C, teplotní amplituda ±10 °C,střední vnitřní teplota daná výkonem otopné soustavy +21 °C. Amplituda vnitřní povrchové teploty je potom 6,5 °C, teplotní útlum 1,54. Fázové zpoždění teplotního kmitu je přibližně 80° (5,5 hodiny). Průběhy jsou výstupem řešení jednorozměrné rovnice pro vedení tepla metodou sítí

Závěr

Numerické výsledky výpočtů konkrétního řešení vnitřního zateplení potvrzují dlouholeté francouzské zkušenosti. Při odborném návrhu a provedení vyhovuje konstrukce současným požadavkům platné normy ČSN 730540-2. Pro nejmenší tloušťku zateplení Rigitherm 120 konstrukce nesplní požadavky citované normy na difúzi vodní páry. Pro větší tloušťky zateplení Rigitherm 150 a Rigitherm 180 konstrukce plní požadavky ČSN 730540-2 i na difúzi vodní páry. Použité zdivo a tepelná izolace musejí odolávat zvýšené a periodicky kolísající vlhkosti včetně jejího zamrzání. Je nutno upozornit, že výsledky uvedeného příkladu vnitřního zateplení Rigitherm nelze jednoduše používat pro jiné aplikace (např. byt ve zděném, či panelovém objektu). U každého konkrétního případu je nezbytné provést individuální podrobné posouzení.

Obr. 7: Teplotní odezva vnitřní povrchové teploty (modrá křivka) na harmonický průběh venkovní teploty (červená křivka) při konstantním výkonu otopné soustavy pro skořepinový zdicí systém + vnitřní izolaci tvořenou panely Rigitherm 120. Střední venkovní teplota -15 °C, teplotní amplituda ±10 °C, střední vnitřní teplota daná výkonem otopné soustavy +21°C. Amplituda vnitřní povrchové teploty je potom 3,1 °C, teplotní útlum 3,2. Fázové zpoždění teplotního kmitu je přibližně 123° (8,5 hodin). Průběhy jsou výstupem řešení jednorozměrné rovnice pro vedení tepla metodou sítí

Literatura a zdroje:

[1] Hejhálek, Jiří: Betonový skořepinový stavební program TRESK, Stavebnictví a interiér, 7/2002.