Vnitřní tepelné izolace. Výhody a nevýhody

Tepelné izolace aplikované z vnitřní, pobytové strany obvodových stěn, jsou v některých zemích časté, v jiných, např. u nás, méně časté. Mají, tak jako všechno, výhody a nevýhody. Ty je nutno před konkrétní aplikací dobře zvažovat. Pokud např. chceme užívat a vytápět pár místností v rozlehlé, jinak nevytápěné stavbě, pak jiné rozumné řešení ani neexistuje. Návrh a realizace by však měly vždy probíhat s dobrou znalostí věci.

Vnitřní izolace se u nás možná častěji než profesionálně aplikují v amatérských podmínkách. Někteří obyvatelé panelových domů obkládají v okolí oken vnitřní stěny, které jsou v zimě podchlazené, sráží se na nich pára a usazují plísně, pohledovými polystyrénovými deskami. Řešení je levné, materiál - desky a lepidlo - přijde na několik stovek, pracnost pár hodin. Jdou do toho s tím, že v případě problémů lze desky strhnout a vrátit se k původnímu stavu. Většinou se tato úprava ale ukáže prospěšnou.
Ač zásadně neřeší úniky tepla (desky jsou tenké), přispívá znatelně k pobytové pohodě, zpestří vzhled interiéru a částečně překlene situaci, kdy systémové řešení, tzn. kompletní zateplení celého domu, je z různých důvodů v nedohlednu. V dalším textu se budeme věnovat takovým aplikacím vnitřní tepelné izolace, které plní jejich hlavní smysl, zásadní snížení tepelných ztrát z obývaného prostoru. Tloušťka izolantu pak musí být 10 cm i více a nestačí jím obložit pouze vnitřní stranu

Výhody

Hlavní výhodou vnitřních tepelných izolací je rychlý náběh ustálené vnitřní povrchové teploty po změně termodynamických podmínek, speciálně po spuštění dodávky tepla. Další, již zmíněnou výhodou, je možnost realizace i v případech, kdy nelze použít tepelnou izolaci z vnějšku. Například i tehdy, když v bytovém domě nemá realizace vnější tepelné izolace podporu majitelů sousedních bytů.

Nevýhody

Hlavní nevýhodou je riziko kondenzace v izolaci a nosné vnější zdi, která je v chladném období na teplotní úrovni venkovního vzduchu.

Riziku lze zabránit vysoce kvalifikovaným návrhem a zejména perfektním zhotovením včetně (a zejména včetně) řešení detailů. Kritické detaily jsou napojení stropů a vnitřních stěn k obvodové konstrukci a konečně také řešení domovních rozvodů, pokud jsou vedeny v izolaci nebo pod izolací a ústí na vnitřním povrchu. Dobré pravidlo zní aplikovat vnitřní izolaci po celém vnitřním povrchu místností včetně stropů a vnitřních stěn a instalace vést tak, aby nebyla přerušována celistvost izolace různými otvory, drážkami a průvlaky.

Tab. 1. Difúzní tok vodní páry vstupující z vnitřní strany do konstrukce, tok vystupující ven, teoretický ustálený tok páry, kdyby v konstrukci nekondenzovala, a množství skutečné zkondenzované páry za 30 dní setrvalých teplotně vlhkostních podmínek, daných teplotou v příslušném sloupci, vnitřní rel. vlhkostí 60 % a vnější rel. vlhkostí 70 %. Prázdná políčka vyjadřují, že jejich číselné hodnoty jsou shodné s řádkem "Tok páry bez kondenzace". Pro výpočet byly použity hodnoty fyzikálních veličin podle [2].

Pokud se otvorům a průvlakům a jiným zásahům do celistvosti izolace nelze vyhnout, je vhodné je vzduchotěsně oddělit od vnitřního prostředí. Při špatné aplikaci se v chladném období dostává do izolace, pod izolaci, do vnějšího nosného chladného zdiva nebo instalačních vedení vodní pára, která zde kondenzuje. Nahromaděná voda podmáčí zdivo a technické rozvody včetně elektrického vedení. V mrazech zamrzá, což může způsobit vážné problémy a ohrozit bezpečnost. Při správném provedení vnitřní izolace však rizika nevybočují nad obvyklý rámec.

Zóna kondenzace

Z exponenciální závislosti tlaku syté páry na teplotě (viz článek Difúze vodní páry v konstrukci v [1]) plynou některé vážné důsledky. I když je doma sucho a venku je vzduch vlhký, pára má tendenci intenzivně difundovat zevnitř ven díky vysoké vnitřní teplotě. Vskutku: jestliže je v zimě -15 °C a relativní vlhkost 100 %, pak je částečný tlak páry 165 Pa. Je-li uvnitř 20 °C a relativní vlhkost 50 % (docela sucho), potom je částečný tlak syté páry 1168.37 Pa (viz např. [1] nebo [2]). Rozdíl tlaků je 1003 Pa. Při tloušťce obvodové konstrukce 0,45 m je zobecněná1 síla, která »žene« difuzi vodní páry z vnitřku ven, 1003/0,45 = 2229 Pa/m. Pokud teploty v konstrukci - zejména teploty ve vrstvě izolace - klesají rychleji než teplota rosného bodu, což je v zimě často, může v konstrukci dojít nejprve ke vzniku rosného bodu, později celé zóny kondenzace konečné tloušťky.

Z tab. 1 je zřejmé, že zóny kondenzace se při chladných podmínkách objevují v jednovrstvých i vícevrstvých sestavách s izolací z venkovní i vnitřní strany. V tab. 1 jako jediný výrazně vyčnívá případ D s vnitřní izolací z minerální vlny na nosné betonové vrstvě, který vykazuje nepřijatelně vysokou míru kondenzace. Aplikaci vnitřní izolace z minerální vlny nejen na betonu, ale obecně, proto nelze doporučit bez paronepropustné fólie hned za vnitřní pohledovou deskou tak, jak je to známé z navrhování a provádění šikmých střech. A při užívání je nutné dbát na to, aby nebyla porušena celistvost fólie.

Obr. 1: Průběh částečného tlaku syté vodní páry (modrá křivka), průběh skutečného částečného tlaku páry (červená křivka) a průběh částečného tlaku nekondenzujícího plynu v konstrukci tvořené vnitřní izolací 100 mm polystyrénu (l = 0,04 Wm ^-1K^-1 , d = 0,0028·10^-9 s) a betonem 150 mm (l = 1,3 Wm ^-1K^-1 , d = 0,013·10^-9 s). Vnitřní teplota 20 °C, rel. vlhkost 60 %, venkovní teplota -20 °C, rel. vlhkost 70 %. Zóna kondenzace je ve vrstvě izolace ve vzdálenosti 52 až 100 mm od vnitřního povrchu. Intenzita kondenzace 106 ml kondenzátu v 1 m² za 30 dní. Silně porézní zdivo z vnější strany „odvede“ celou zónu kondenzace do izolace. Pro výpočet byly použity hodnoty fyzikálních veličin podle [2].

Vnitřní tepelné izolace

Základem je, aby tepelný izolant co nejméně propouštěl vodní páru a byl celistvý, tzn. s nepropustnými spárami mezi izolačními deskami. To vede k výběru pěnového polystyrenu nebo ještě lépe extrudovaného polystyrenu s uzavřenou buněčnou strukturou. Řešení s vnitřní polystyrenovou izolací vykazuje sice mírně vyšší kondenzaci, než u izolace z vnější strany (srovnej oddíly B a C v tab. 1), ale to lze u novostaveb "dohnat" porézním vnějším zdivem. Příkladem je zdivo z betonových skořepinových tvarovek francouzského původu, vyráběných dnes i u nás, které jsou určeny pro vnitřní zateplení a lze je profouknout ústy. Velkou míru bezpečnosti dává aplikace paronepropustné fólie před izolací z vnitřní strany, známá u staveb ze systémů lehké montované prefabrikace na bázi dřeva a izolantů. Izolace (ani případná fólie) by neměla být přerušována průchody, ani zeslabována instalačními drážkami. Nosné vnější zdivo by mělo odolávat mrazům i za přítomnosti vlhkosti.

Závěr

Vnitřní tepelné izolace umožňují tepelně izolovat obytné prostory podobně jako při aplikaci izolace z vnější strany obvodové konstrukce. Umožní izolovat zejména vybrané místnosti uvnitř rozlehlé stavby, kterou je neekonomické či zbytečné vytápět celou nebo kdy je z jiných důvodů nemožné realizovat celistvé vnější zateplení. Návrh a provedení vnitřní izolace má však odlišná pravidla od návrhu a provedení vnější izolace.

Obr. 2: Průběh částečného tlaku syté vodní páry (modrá křivka), průběh skutečného částečného tlaku páry (červená křivka) a průběh částečného tlaku nekondenzujícího plynu v konstrukci tvořené betonem 150 mm ( l = 1,3 Wm^-1K^-1 , d = 0,013·10^-9 s) a venkovní tepelnou izolací 100 mm polystyrénu (l = 0,04 Wm^-1K^-1 , d = 0,0028·10^-9 s). Vnitřní teplota 20 °C, rel. vlhkost 60 %, venkovní teplota -20 °C, rel. vlhkost 70 %. Zóna kondenzace je ve vrstvě izolace ve vzdálenosti 210 až 234 mm od vnitřního betonového povrchu. Intenzita kondenzace 35 ml kondenzátu v 1 m² za 30 dní. Pro výpočet byly použity hodnoty fyzikálních veličin podle [2].

Zdroje a literatura:

[1] Hejhálek, Jiří: Difúze vodní páry v konstrukci, Stavebnictví a interiér 3/2005, Vega Hradec Králové
[2] Rochla, M.: Stavební tabulky, páté přepracované vydání, SNTL, Praha 1987

¹ Pojem zobecněné síly je ve fyzice častý. Např. rozdíl polohové energie mezi dvěma místy dělený rozdílem výšek obou míst je známá mechanická síla f měřená v newtonech. Rozdíl teplot mezi dvěma místy dělený jejich vzdáleností - teplotní gradient - DT/d je zobecněná síla, která určuje velikost toku tepla, např. podle rovnice . Konečně difúzní tok hmoty Y, vyvolaný rozdílem částečných tlaků Dp mezi dvěma prostředími oddělenými stěnou tlouštky d o součiniteli difúze d, je dán rovnicí