Aké zateplenie vyžadujú rôzne typy strešných konštrukcií?

Autor: Ing. Jana Hodúrová

1. júla 2012 vstúpila na Slovensku do platnosti norma STN 73 0540-2:2012, ktorá nadobudla účinnosť 1. januára nasledujúceho roka s cieľom naplniť požiadavky stratégie 20-20-20 podľa Európskej smernice 2010/31/EU. Tá zaväzuje členské krajiny Európskej únie k úsporám energie v budovách.

Legislatívnymi opatreniami bolo na Slovensku zavedené prechodné obdobie, keď boli stanovené požiadavky na nízkoenergetickú úroveň výstavby od 1. januára 2013. V období po 1. januári 2016 boli stanovené požiadavky na ultranízkoenergetickú úroveň výstavby. Cieľové požiadavky na budovy s takmer nulovou spotrebou energie budú musieť byť splnené po 1. januári 2021, pričom pre verejné budovy je stanovený dátum 1. január 2019.

Zdroj: IBU/Meier Betonwerke

Cieľom stratégie 20-20-20 je:

• zníženie spotreby energie v budovách minimálne o 20 % do roku 2020;
• zvýšenie podielu energie z obnoviteľných zdrojov ≥ min. 20 % do roku 2020;
• výstavba všetkých nových budov na území EÚ od 1. januára 2021 s takmer nulovou spotrebou energie.

Požiadavky na budovy realizované po 1. januári 2016 sú v norme označené ako odporúčané a požiadavky na budovy realizované po roku 2020 sú stanovené ako cieľové odporúčané. Po 1. januári 2016 u nás teda z hľadiska tepelnej ochrany budov platia normalizované hodnoty, platné pre ultranízkoenergetické budovy. Po roku 2020 bude nutné stavať nové budovy v súlade s cieľovými hodnotami, v súčasnosti platné pre budovy s takmer nulovou spotrebou energie. V zmysle týchto požiadaviek sa musia spracovať všetky projektové dokumentácie k stavbám. Ak projekt nespĺňa požiadavky naplnenia normy, nemalo by byť vydané stavebné povolenie.

Zdroj: Fachvereinigung Extruderschaumstoff (FPX)

Všeobecne známym faktom je, že z celkovej spotreby energie pripadá takmer 40 % na budovy a z tejto energie by sa dalo výstavbou úsporných budov ušetriť do 78 % energie. Skutočnosťou zároveň zostáva, že v Európe žije približne 5 % svetovej populácie, ktorá však spotrebuje tretinu svetovej produkcie energie. Ušetrená energia je nielen prínosom pre rodinný rozpočet. Je to energia, ktorú nie je potrebné vyrobiť, nespotrebujú sa teda pri jej výrobe palivá, ktoré budú čoraz vzácnejšie a aj drahšie. Navyše, nezaťaží ani životné prostredie vzniknutými exhalátmi.

Je nutné si uvedomiť, že naplnenie stratégie 20-20-20 nehovorí iba o zatepľovaní plášťov budov. Zatepľovanie je len jedným z pilierov tejto iniciatívy. Výstavba budov s nízkymi spotrebami energií ide ruka v ruke so znižovaním energetickej náročnosti budov, a teda úzko súvisí s využívaním alternatívnych zdrojov energií na vykurovanie (chladenie) a prípravu teplej vody. V prípade výstavby budov ide predovšetkým o využitie solárnych technológií a tepelných čerpadiel, ako aj rekuperačných zariadení určených na spätné získavanie tepla z ohriateho vzduchu pri vetraní.

Určenie hrúbky tepelnej izolácie

STN 73 0540-2 udáva hodnoty tepelných odporov R pre jednotlivé stavebné konštrukcie, na základe ktorých sa výpočtom určujú hrúbky tepelných izolácií. Pre ploché strechy a šikmé strechy so sklonom strešnej roviny do 45° je v súčasnosti platná hodnota tepelného odporu konštrukcie R = 6,5 (m2.K/W) a po roku 2020 R = 9,9 (m2.K/W). Vzhľadom na to, že výstavba alebo rekonštrukcia budov je investícia na niekoľko desaťročí, je pri plánovaní a projektovaní stavieb už dnes vhodné uvažovať nad prísnejšími kritériami.

Okrem hodnôt tepelného odporu uvádza norma aj hodnoty súčiniteľov prestupu tepla U. Súčiniteľ prestupu tepla je obrátenou hodnotou tepelného odporu.

U= 1/R (W/m2.K)

V súčasnosti platná hodnota súčiniteľa prestupu tepla je U = 0,15 (W/m2.K) a po roku 2020 U = 0,1 (W/m2.K).

Ak sledujeme tepelno-izolačné vlastnosti materiálov, porovnávame, respektíve dávame do súvislosti dva parametre. Tepelný odpor R a súčiniteľ tepelnej vodivosti daného materiálu λ. Zvýšenie tepelného odporu konštrukcie dosiahneme výberom produktu s nižším súčiniteľom tepelnej vodivosti λ a zvýšením hrúbky tepelnej izolácie. Čím je tepelný odpor zvolenej hrúbky izolácie vyšší, tým lepšie tepelne izoluje.

Súčiniteľ tepelnej vodivosti materiálu λ (W/m.K) je dôležitým kritériom na porovnanie tepelnoizolačných vlastností izolácií udávajúcim, ako materiál vedie teplo. Čím je jeho hodnota nižšia, tým je izolačná schopnosť tepelnej izolácie vyššia.

Hrúbka tepelnej izolácie d (m) sa vypočíta ako súčin d = R . λ.

Príklady: Ak použijeme izolant s λ = 0,03 W/m.K a chceme splniť kritérium pre tepelný odpor konštrukcie R = 9,9 m2.K/W, výpočtom zistíme, že budeme musieť použiť tento izolačný materiál s hrúbkou 0,3 metra. Analogicky platí, že pre izolanty s λ = 0,04 W/m.K bude požadovaná hrúbka izolácie približne 0,4 metra a pre lepšie izolanty s λ = 0,024 W/m.K pri dodržaní tepelného odporu konštrukcie R = 9,9 m2.K/W bude požadovaná hrúbka izolácie okolo 0,24 metra.

Materiály pre zatepľovanie plochých striech

Na izoláciu plochých striech sa odporúča použiť izolácie z minerálnej vlny, expandovaného polystyrénu EPS, extrudovaného polystyrénu XPS alebo polyuretánu či penového skla. Veľkej obľube sa tešia a vrchol vo svojom používaní určite zaznamenajú izolácie z organických materiálov. Všetky tieto produkty je možné použiť aj v skladbách vegetačných striech.

Druhy zatepľovacích materiálov

Pojmom minerálna vlna označujeme skupinu izolačných materiálov vyrábaných tavením hornín. Podľa druhu východiskových surovín ide o kamennú alebo sklenú vlnu.

Tavením čadiča a následnou úpravou vzniká kamenná vlna. Tavenina sa rozvlákňuje a do jej jemných vlákien sú vstrekované spojivá, hydrofobizačné oleje, protiplesňové prísady a iné aditíva upravujúce vlastnosti. Materiál sa po ochladení reže na potrebné rozmery. Kamenná vlna sa dodáva v zrolovaných pásoch alebo doskách. Vďaka čadiču má kamenná vlna vysoký bod tavenia a odoláva ohňu. Aj napriek úpravám tohto materiálu, kamenná vlna pri dlhodobej expozícii vo vlhkom prostredí stráca svoje izolačné vlastnosti a môže sa stať hygienicky nevyhovujúcou (plesne).

Sklená vlna sa vyrába podobne ako kamenná, avšak, základnou surovinou na jej výrobu je kremeň. Vyznačuje sa podobnými vlastnosťami ako kamenná vlna. Významnou výhodou minerálnych tepelných izolácií je ich nízky difúzny odpor, a tým aj vysoká paropriepustnosť. Stavba s izoláciami na báze minerálnej vlny môže pri vhodne navrhnutej skladbe obvodových plášťov „dýchať“. Táto schopnosť umožňuje vlhkosti skondenzovanej v obálke domu, teda aj v strešnom plášti, voľne sa odparovať. Takýmto spôsobom sa vlhkosť naakumulovaná v strešnom plášti počas nepriaznivých klimatických pomerov stihne v suchom období odpariť. Vďaka tejto vlastnosti sa minerálna vlna úspešne používa v difúzne otvorených konštrukciách. Súčiniteľ tepelnej vodivosti minerálnych vĺn je od λ = 0,035 W/(m.K). Práca s minerálnou vlnou je pomerne jednoduchá, dobre sa delí aj tvaruje. Vzhľadom na nepriaznivé účinky úlomkov minerálnych vlákien na ľudské zdravie je vhodné s materiálom manipulovať s ochranou dýchacích ciest.

Minerálna vlna sa používa na zateplenie plochých striech v dvoch úrovniach. Najčastejšie je to rozložením na nosnú časť strechy, ktorú tvorí plný záklop drevenej konštrukcie, alebo betónová plocha stropnej konštrukcie. Ak je plocha strechy v požadovanom spáde, dosky minerálnej vlny sa rozložia obvykle v dvoch navzájom pootočených vrstvách s vystriedaním škár tak, aby sa eliminovali tepelné mosty. Spád je možné vytvoriť aj doskami narezanými na mieru v požadovanom sklone. Na vrstvy tepelnej izolácie sa následne montujú ďalšie vrstvy hydroizolačného plášťa strechy. Aj v prípade plochých striech je možné tepelnú izoláciu montovať pod jej nosnú časť, obvykle zo spodnej časti priehradových nosníkov. V takomto prípade sa používa minerálna vlna v pásoch.

Video o výrobe minerálnej izolácie si môžete pozrieť tu: https://www.youtube.com/watch?v=iqyhpQf3iyA
Zdroj: Isover

Penový polystyrén je produktom polymerizácie styrénu a pentánu, ktoré sa následne spevňujú. S cieľom splniť požiadavky odolnosti voči ohňu sa doň pridávajú retardéry horenia, ktoré zaisťujú samozhášavosť materiálu. Bloky polystyrénu sa režú do blokov a dosiek, prípadne podľa požiadaviek do pádových klinov.

Expandovaný polystyrén (EPS) sa vyrába s pevnosťami v tlaku 50 až 250 kPa. Táto hodnota je súčasťou označenia produktov. Napríklad, EPS 200 znamená, že materiál má pevnosť v tlaku 200 kPa. Súčiniteľ tepelnej vodivosti expandovaného polystyrénu je od λ = 0,037 W/(m.K). Tepelnoizolačné vlastnosti zabezpečuje štruktúra materiálu, ktorý je tvorený asi 2 hmotnostnými percentami styrénu. Zvyšok predstavuje vzduch.

Na trhu sa stretávame aj tzv. sivým polystyrénom. Ide o novú generáciu EPS, ktorá sa od bežného polystyrénu líši vzhľadom, ale predovšetkým tepelnoizolačnými vlastnosťami, ktoré materiál získa pridaním uhlíkových nanočastíc pred jeho vypenením. Tieto častice sú pôvodcom sivého sfarbenia, zároveň však obmedzujú sálavú zložku šírenia tepla materiálom, čo vedie k jeho lepšej hodnote súčiniteľa tepelnej vodivosti λ, ktorý je od 0,032 W/(m.K). Pri porovnateľnej hrúbke má oproti klasickému EPS o 15 – 20 % lepší izolačný účinok.

Zdroj: Isover

Extrudovaný polystyrén (XPS) sa na rozdiel od penového polystyrénu vyrába procesom nazývaným extrúzia. Tavenina kryštalického polystyrénu sa vytláča za súčasného sýtenia speňovadlom. Na konci vytláčacej trubice zariadenia dochádza k uvoľneniu tlaku za súčasného napenenia materiálu. Aj napriek tomu, že expandovaný i extrudovaný polystyrén majú základ v rovnakej látke, ich výsledné vlastnosti sú rôzne. Extrudovaný polystyrén má uzavreté bunky, a tým aj prakticky nulovú nasiakavosť, vyššiu odolnosť voči zmenám teploty, mechanickému poškodeniu a aj podstatne vyššiu pevnosť, až do 300 kPa. Objemová hmotnosť XPS je 30 – 40 kg/m³. Hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti λ sú porovnateľné so sivým EPS.

Polystyrén sa používa na zateplenie plochých striech výhradne zhora. Na plochu strechy sa mechanicky kotví, aby nedošlo k posunu jednotlivých platní. Aby sa eliminovali tepelné mosty v miestach styku polystyrénových platní, vhodné je použiť dve vrstvy izolácie kladené na väzbu. Na vytvorenie požadovaného spádu je možné u výrobcu objednať aj tzv. spádový polystyrén, ktorý sa vyrába pre konkrétnu strechu na objednávku. Izolačné platne z extrudovaného polystyrénu je možné využiť aj pre obrátené strechy, ktoré majú tepelnoizolačnú vrstvu umiestnenú pod hydroizolačnou vrstvou strechy.

Vyberte si správny polystyrén

Viete, ako si vybrať správny produkt pre vašu stavbu? Prečítajte si článok o rozdieloch medzi polystyrénmi a nechajte si poradiť.

Penový polyuretán (PUR) je mimoriadne účinnou tepelnou izoláciou s veľmi nízkym súčiniteľom tepelnej vodivosti λ < 0,025 W/(m.K). Vzduchové bubliny (póry) peny sú veľmi malé a schopné vyššej absorpcie tepelného infračerveného žiarenia. Vzhľadom na vysokú citlivosť materiálu voči UV žiareniu je potrebné ho okamžite po zabudovaní chrániť prerytím. V stavebníctve sa teší obľube aj vzhľadom na jeho obtiažnu horľavosť a vysokú odolnosť voči nízkym a vysokým teplotám v rozmedzí -50 °C až +130 °C.

Na zateplenie strešného plášťa plochej strechy je vhodné použiť predovšetkým PUR izoláciu vo forme dosiek. Pri jej aplikácii dosiahneme (v porovnaní s inými izolačnými materiálmi) rovnaké tepelno-technické parametre pri použití menších hrúbok izolantu. Dosky z PUR peny sa rozložia po streche. Tepelným mostom pomáhajú predchádzať perá a drážky po stranách dosiek. Prípadné škáry sa vyplnia odrezkami izolácie a PUR penou v spreji. Kotvia sa vrutmi.

Penové sklo si v našich končinách ešte stále hľadá svoje miesto pod slnkom. Zrejme aj kvôli vysokej cene. Vyrába sa zo špeciálneho hlinitosilikátového skla zmiešaného s veľmi jemným uhlíkovým prachom. Táto zmes sa v tunelovej peci v oceľových formách ohreje na asi 1000 °C. Roztaví sa za súčasnej oxidácie uhlíka na CO2, ktorý vytvorí z taveniny penu. Materiál obsahuje drobné uzavreté bublinky, vďaka čomu je nehorľavý a parotesný. Penové sklo sa vyrába vo forme granúl (štrku) alebo vo forme dosiek, ktoré sa s úspechom používajú pri izolovaní šikmých i plochých striech, a to aj pochôdznych a pojazdných s vysokým zaťažením. Súčiniteľ tepelnej vodivosti penového skla je λ = 0,04 až 0,048 W/(m.K). Penové sklo bude zrejme materiálom budúcnosti, keďže jeho výrobou sa zhodnocuje separované sklo.

Organické tepelné izolácie majú síce najstaršiu históriu v ich využívaní, stále sú však verejnosťou prijímané s veľkou dávkou nedôvery a rezervovanosti. Dokonca patria aj k pomerne drahým materiálom. Sú ekologické a obnoviteľné, založené 100 % na prírodnej báze. Spĺňajú všetky požiadavky na ekológiu výstavby. Pri zabudovávaní do strešných plášťov plochých striech sa používajú podobným spôsobom ako doteraz menované druhy izolácií.

Najväčšou prednosťou konope je jeho rýchla obnoviteľnosť. Rastie rýchlejšie ako drevo, bez potreby zvláštnej starostlivosti a nárokov na ošetrovanie chemickými látkami. Z vlákien tejto rastliny sa môžu vyrábať konštrukčné dosky alebo tepelno-izolačné materiály vo forme dosiek či rúna. K dispozícii je aj konopná fúkaná sypká izolácia vhodná na zateplenie neprístupných a tvarovo zložitejších priestorov. Súčiniteľ tepelnej izolácie je λ = 0,035 W/(m.K). Preto by tento materiál mohol smelo konkurovať minerálnej vlne. Prednosťou je pevnosť a odolnosť voči vlhkosti, hnilobe alebo napadnutiu škodcami. Nevýhodou je mierne ťažšie spracovanie, pretože sa ťažšie reže. Zaručuje však zdravú mikroklímu a príjemné bývanie.

Ľanové izolácie majú zníženú horľavosť a sú paropriepustné. Sú preto predurčené pre difúzne otvorené skladby strešných plášťov. Neobsahujú formaldehyd, živice a ani žiadne zdravotne škodlivé zlúčeniny. Ide teda o ekologický a zdravotne neškodný produkt. Stále pochybujete o odolnosti ľanovej izolácie voči škodcom? Odborníci tvrdia, že rastliny sú vo výrobnom procese zbavené hlavných zdrojov živín a výrobok obsahuje len celulózu. V materiáli nie je teda nič, čo by chutilo škodcom tak, aby sa v ľanovej izolácii udomácnili.

Zdroj: Saint-Gobain

Podobné vlastnosti predchádzajúce rastlinné izolácie a rovnaký boj o popredné priečky v popularite majú pred sebou izolačné materiály z drevených vlákien. Majú vysokú tepelnú kapacitu (c = 2100 J/(kg·K)), vďaka ktorej sa v horúcich letných mesiacoch neprehrievajú a súčasne pôsobia ako tepelnoakumulačný materiál. Sú paropriepustné, v konštrukcii navyše fungujú ako pijavý papier – pohlcujú vlhkosť a distribuujú ju bez toho, aby boli mokré. Všetky tieto výrobky sú čisto ekologické, pretože sa pri ich výrobe nepoužívajú žiadne lepidlá. Tepelné izolácie z drevených vlákien sa dodávajú aj vrecované pre aplikáciu fúkaním, ktorej sa venujú špecializované firmy disponujúce požadovanými zariadeniami a aj skúsenosťami.

Z recyklovaného novinového papiera sa vyrábajú celulózové tepelno-izolačné materiály. Pri ich zrode je teda v podstate drevo. Rozdrvený novinový papier sa v procese výroby izolačnej zmesi zmiešava s prísadami, spravidla bóritanmi, ktoré zaisťujú jeho odolnosť proti škodcom, plesniam, hnilobe a ohňu. Zmes je následne rozomletá. Keďže sa aplikuje fúkaním, je ňou možné vyplniť akékoľvek, aj ťažko dostupné miesta, čo sa využíva pri dodatočnom zatepľovaní jestvujúcich objektov bez nutnosti demontáže strešného plášťa. Treba však počítať so sadaním materiálu. Pri aplikácii do striech s väčšími sklonmi je preto potrebné urobiť vhodné opatrenia, aby nedošlo k zosunutiu materiálu v smere gravitácie, a tým k znefunkčneniu izolácie. Súčiniteľ tepelnej vodivosti je λ = 0,039 W/(m.K).

Na trhu sú k dispozícii aj ďalšie izolácie, napríklad z korku alebo kokosových vlákien. Ich použitie je však spojené s ekologickým problémom. Aj napriek tomu, že sú vyrábané na rastlinnom základe, je nutné ich dovážať z ďalekých krajín, čím sa ich prínos v tejto oblasti zmazáva.

Jedinou izoláciou biologického pôvodu je ovčia vlna, ktorá sa formuje do mäkkých izolačných dosiek alebo izolačných rohoží. Vďaka trvanlivému a pružnému ovčiemu vláknu sa veľmi dobre tvarovo prispôsobuje. Patrí do skupiny materiálov so súčiniteľom tepelnej vodivosti od λ = 0,040 W/(m.K). Izolácia z ovčej vlny je difúzne otvorená, s vysokou paropriepustnosťou. Je to ťažko horľavý materiál, ktorý je však potrebné ošetriť prostriedkami proti hmyzu a plesniam.

Na záver

Ak plánujete v súčasnosti stavbu nového domu, prípadne rozsiahlejšiu rekonštrukciu staršieho objektu, myslite dopredu. Určite nepôjde o krátkodobú investíciu, a preto uvažujte nad jeho zateplením podľa štandardov, ktoré prídu do platnosti po roku 2020. Uvedomte si, že navýšenie rozpočtu sa bude týkať v podstate len hrúbky materiálu. Ostatné položky zvyknú byť nezmenené.

Čo je dobré si zapamätať?

• Ekologický prístup k návrhu bývania pre budúcnosť je nevyhnutnosťou.
• Zateplenie obálky budovy je len jednou z požiadaviek na energetickú bilanciu bývania po roku 2020.
• Ploché strechy sa najčastejšie zatepľujú zvrchu, rozložením izolantu v dvoch vrstvách tak, aby sa predišlo vzniku tepelných mostov.
• Na trhu je množstvo materiálov vhodných na zateplenie obálky budov, vybrať si môže skutočne každý.
• Nešetrite na nesprávnom mieste, investícia do správnej hrúbky a druhu tepelnej izolácie sa vám pomerne rýchlo vráti.

Ak máte pochybnosti, obráťte sa na odborníkov.