Pripomeňme si, že vzduchové medzery sa vyskytujú pri zatepľovaní pomerne často. U tzv. odvetrávanej izolácie sa vytvára vetraná medzera medzi studeným povrchom izolácie (z minerálnej vlny) a fasádnym obkladom či primurovkou. Iným príkladom je dnes bežné zateplenie polystyrénom, kde vznikajú izolované medzery medzi múrom a izolačnými doskami kvôli tomu, že sa lepiaci tmel na dosky nenanáša celoplošne.
Bezkontaktný tepelnoizolačný (TI) systém KLIMA a KLIMA E je, oproti obom spomínaným, relatívne nový koncept zateplenia. Zámerne obsahuje tenkú medzeru medzi múrom a izoláciou, ktorá je prerušovaná len bodovo kotviacimi prvkami. Ako plnohodnotný prvok celého TI súvrstvia preto dostala názov difúzní vrstva. Tá je bežne uzatvorená, je však možné ju kedykoľvek, na kratší či dlhší čas otvoriť a tým intenzívne vysušovať murivo.
Oba TI systémy KLIMA sa líšia typom fasádnej omietky. Systém KLIMA používa bežnú tenkovrstvú omietku s armovacou sieťou (perlinkou), známou napr. pri systémoch zateplenia s polystyrénom. TI systém KLIMA E má finálnu povrchovú úpravu v podobe trvanlivej hrubovrstvej omietky s patentovanou výstužnou sieťourestylen.
 |
 |
| Ukotvenie izolačných dosiek EPS pomocou sieťovej rozpierky, pri ktorom sa realizuje difúzna medzera. Vpravo sa nachádza detail sieťovej rozpierky. | |
Použitie systémov KLIMA
Bezkontaktný TI systémy KLIMA a KLIMA E majú históriu trvajúcu viac ako 10 rokov. Za ten čas boli vyriešené všetky konštrukčné a stavebno-fyzikálne detaily. Produkt, o ktorom píšeme, poskytuje trvanlivé zateplenie, ktoré sa účinnosťou naplno vyrovná ostatným produktom na trhu.
Navyše je veľmi šetrné pri zatepľovaní starších stavieb. Mnohí investori a projektanti váhajú, ako tieto domy zatepliť. Väčšinou je k dispozícii iba minimum peňazí, platca je často na sklonku produktívneho veku a disponujú len s úsporami. S TI systémami KLIMA a KLIMA E je minimálna miera rizika, že polystyrénom zateplené murivo bude viac a častejšie vlhnúť, než pred zateplením. Navyše obidve technológie umožňujú jednoduchú, nedeštruktívnu cestu rýchleho vysúšania.
| názov veličiny,značka,jednotka | súčiniteľ tepelnej vodivostiƒλ (lambda) W/(m.K) | súčiniteľ difúzie vodnej pary δ (delta) s·10-9 |
| Murivo typu THERM 44 | 0,110 | 0,0370 |
| Murivo CPP 450 | 0,800 | 0,0310 |
| Tepelno-izolačná vrstva EPS | 0,037 | 0,0073 |
| vzduchová vrstva 20 mm | 0,044 | 0,1830 |
| Vzduchová medzera 40 mm | 0,101 | 0,1830 |
Princíp funkcie TI systémov KLIMA
Dôležitým systémovým prvkom je difúzna vrstva medzi múrom a tepelnou izoláciou. Difúzna preto, že má z celého súvrstvia obvodovej steny najvyšší súčiniteľ difúzie δ = 0,183·10-9 s teda najnižší faktor difúzneho odporu(a μ = 1). Difúzna vrstva má dve pracovné polohy. Je buď uzatvorená, čo je základný stav, alebo ju v prípade potreby môžeme otvoriť, hlavne na jar a v lete, a vysušovať vlhkosť, pokiaľ sa z akýchkoľvek dôvodov nahromadí v obvodovej stene.
Difúzna vrstva v TI systéme KLIMA odvádza kondenzačnú zónu z termoizolačného muriva až do EPS izolácie a tým ju úplne oddeľuje od múru
Uzatvorená difúzna vrstva
Pri uzatvorenej difúznej medzere funguje celé izolačné súvrstvie ako riadny zatepľovací systém. Difúzna vrstva prispieva k celkovému tepelnému odporu a tento príspevok je závislý na hrúbke vrstvy a rýchlosti cirkulácie vzduchu vo vrstve. Všeobecne platí, že pri nulovej rýchlosti cirkulácie závisí odpor vzduchovej vrstvy na súčiniteli tepelnej vodivostiλ vzduchu, na hrúbke vrstvy a prestupových odporochαna obidvoch rozhraniach vzduchovej vrstvy. Ak si zvolíme λ = 0,025 W/(mK) a α = 0,13 W/(m2K), dostaneme pri hrúbke vrstvy d = 0,02 m jej tepelný odpor 1,1 m2K/W.
| Okrajové podmienky | |
| Vnútorná priestorová teplota | 20 °C |
| Vnútorná relatívna vlhkosť | 50 % |
| Vonkajšia priestorová teplota | 5; –5 a –15 °C |
| Vonkajšia relatívna vlhkosť | 80 % |
| 50 mm EPS | 100 mm EPS | ||||||||||||
| θE =5°C | θE = -5 °C | θE = -15 °C | θE = 5 °C | θE = -5 °C | θE = -15 °C | ||||||||
| CPP 450 mm | vrstva 0 mm | U= 0,480 W/(m2K) | U= 0,291 W/(m2K) | ||||||||||
| 15 | 0 | 11,7 | 0 | 8,4 | 0 | 17 | 0 | 15 | 0 | 12,9 | 0 | ||
| vrstva 20 mm | U= 0,394 W/(m2K) | U= 0,257 W/(m2K) | |||||||||||
| 15,9 – 13,2 | 0 | 13,2–8,7 | 0 | 10,5–4,2 | 0 | 17,3–15,6 | 0 | 15,6–12,6 | 0 | 13,8–9,7 | 0 | ||
| vrstva 40 mm | U= 0,403 W/(m2K) | U= 0,261 W/(m2K) | |||||||||||
| 15,8–13,4 | 0 | 13,2–9,0 | 0 | 10,2–4,6 | 0 | 17,3–15,7 | 0 | 15,5–12,9 | 0 | 13,7–10,1 | 0 | ||
| Therm 44 cm | vrstva 0 mm | U= 0,181 W/(m2K) | U= 0,146 W/(m2K) | ||||||||||
| 8,8 | 0 | 1,3 | 0 | - 6,2 | 92 | 11 | 0 | 5 | 0 | - 1,03 | 72,3 | ||
| vrstva 20 mm | U= 0,167 W W/(m2K) | U= 0,136 W/(m2K) | |||||||||||
| 9,6–8,5 | 0 | 2,7–0,8 | 9,9 | –4,2–(–6,9) | 100,7 | 11,6–10,6 | 0 | 5,9–4,4 | 0 | 0 0,3–(–1,9) | 82,9 | ||
| vrstva 40 mm | U= 0,169 W W/(m2K) | U= 0,138 W/(m2K) | |||||||||||
| 9,5–8,5 | 0 | 9,5–8,5 | 7,2 | –4,4–(–6,8) | 97,8 | 11,5–10,7 | 0 | 5,8–4,4 | 0 | 0,1–(–1,8) | 80,3 | ||
Ideálny stav makroskopickej nehybnosti vzduchu v difúznej vrstve však nenastane.Vysoký tepelný odpor vrstvy vyvolá vznik veľkého teplotného spádu, kedy sa teploty na protiľahlých stenách vrstvy rozostúpia. Tým sa samovolněspustí cirkulácia vzduchu a odpor vrstvy klesá, až nastane rovnováha medzi rýchlosťou prúdenia a teplotným spádom. Rýchlosť samovoľnej cirkulácie vzduchu obmedzuje tiež viskozita vzduchu; tá sa prejavuje hlavne pri malých hrúbkach pod 1 cm, kedy pohyb vzduchu často zanedbávame a počítame λ = 0,025.spustí cirkulácia vzduchu a odpor vrstvy klesá, až nastane rovnováha medzi rýchlosťou prúdenia a teplotným spádom.Pri väčších hrúbkach musíme vplyv cirkulácie započítať a k tomu aj vplyv tepelného sálania medzi teplým a studeným okrajom vzduchovej vrstvy. Pre naše úvahy boli hodnoty súčiniteľa λ pre difúznu vrstvu hrúbky 20 mm resp. 40 mm (v ktorých prúdi vzduch) odhadnuté pomocou Nusseltových čísiel a sú v tab. 1a.
V tab. 2 sú potom uvedené výsledky riešení rovníc pre ustálený difúzny tok vodnej pary, ktoré sa formálne nelíšia od rovníc pre ustálené tepelné toky – až na obmedzujúcu podmienku, že čiastočný tlak vodnej pary nemôže rásť neobmedzene, ale len do výšky čiastočného tlaku sýtej pary pS.Ten je možné spočítať pomocou zjednodušeného Magnusovho vzorca
kde θ je teplota vzduchu ve °C.Ako príklad zatepľovaných múrov sme vybrali murivo z plných pálených tehiel (CPP) hrúbky 450 mm a murivo z moderných termoizolačných blokov typu Therm 44 o približne rovnakej hrúbke. Materiálové parametre vrstiev aj okrajové podmienky sú uvedené v tab. 1a, resp. tab. 1b.
Výsledky
A) Aplikácia bezkontaktného TI systému KLIMA na murivo s vysokou tepelnou vodivosťou (CPP 450 mm) úplne vyvedie kondenzačnú zónu nielen z muriva, ale aj z izolácie. To platí nielen pre vonkajšiu teplotu –15 °C, ale aj pre teploty cca do –25 °C. Aplikácia uzatvorenej difúznej vrstvy mierne zvýši súčiniteľ prestupu tepla U a „oteplí” chladný povrch zatepľovaného múru. Pripomeňme si, že v nezateplenom murive sa zóna kondenzácie objavuje už pri vonkajšej teplote –5 °C a nižšej..
B) Pri aplikácii bezkontaktného TI systému KLIMA na murivo s nízkou tepelnou vodivosťou (THERM 44) ku vzniku kondenzačnej zóny dochádza už pri našich „testovacích” vonkajších teplotách. Pri hrúbke izolácie EPS 50 mm je to už pri teplote –5 °C, pri EPS 100 mm pri teplote –15 °C. Ku kondenzácii dochádza aj vtedy, keď je izolácia aplikovaná bez difúznej medzery (teda kontaktne). V tom prípade nastáva mierne neskôr (pri nižšej vonkajšej teplote) a jej intenzita je mierne nižšia, viď tab. 2. Pozorný rozbor, viď tab. 3, ale ukáže, že difúzna vrstva „sťahuje” vlhkosť z muriva a zónu kondenzácie sťahuje do izolácie.
Difúzna medzera ako ochrana muriva
C) Pri murive s malou tepelnou izoláciou muriva (CPP) vytlačí už malá hrúbka izolácie EPS s difúznou medzerou aj bez nej prípadnú kondenzačnú zónu z muriva. Redakčný výpočet ukázal, že v neizolovanom murive z CPP začína kondenzácia pri vonkajšej teplote θE = –18,5 °C, pri θE –25 °C dosahuje už intenzity 41 g/(m3·mesiac). Tenká vrstva izolácie 50 mm kondenzáciu pri θE –25 °C celkom odstráni, pri silnejšej izolácii 100 mm sa však zóna kondenzácie znovu ukáže, a to v izolácii so zhruba polovičnou intenzitou 41 g g/(m3·mesiac).Difúzna vrstva tým, že „sťahuje” vlhkosť z muriva, vyvolá skorší vznik kondenzačnej zóny v izolácii, ale posunie ju ešte ďalej od muriva k chladnému okraju izolácie.
U tepelnoizolačného muriva dochádza ku kondenzácii už pri našich „testovacích” teplotách. Pri vonkajšej teplote θE = –15 °C a bez izolácie je intenzita kondenzácie 46 g/(m3·mesiac), s izoláciou 50 mm 92 g/(m3·mesiac) a s izoláciou 100 mm 72 g/(m3·mesiac). Difúzna vrstva aj tu zvýši približne o 10 % intenzitu kondenzácie, ale zároveň posunie kondenzačnú zónu mimo muriva a hlbšie do izolácie.
| Murivo THERM 44 + izolácia EPS | 20 mm | 50 mm | 100 mm | 150 mm |
| Kondenzačná oblasť v mm | ||||
| bez difúznej vrstvy | 352–440 | 414–454 | 440–498 | 449–539 |
| s difúznou vrstvou 20 mm | 387–460 | 460–471 | 460–514 | 460–556 |
Táto skutočnosť má význam pri zatepľovaní muriva z TI blokov (ľahčené tehly alebo pórobetón), ktoré sa stále viac aplikuje. Vlhnutie vnútorného nosného muriva nie je vítané ani vtedy, keď v teplých mesiacoch dôjde k vysušeniu. Očakávame, že sa významne predĺži životnosť stavby a že sa v nej zlepšia tiež životné podmienky, keď nosné steny ostanú trvalo suché a nebudú v priamom kontakte s izoláciou, ktorá prekonávajúc najkritickejšie teplotné a vlhkostné zmeny, môže za mrazov vlhnúť.
Tab.3 ukazuje, že pri zateplení TI murovacích blokov bez difúznej medzery dochádza ešte pri hrúbke izolácie 100 mm ku kondenzácii vo vnútri murovacích blokov alebo na ich „studenej” hranici. S difúznou medzerou je ale zóna kondenzácie celá prevedená do izolácie už od hrúbky izolácie 50 mm .
A, B – izolačné dosky EPS, C – zakladacie profily BZS KLIMA, D – rozpierka zaplnená PUR penou, E – tenkovrstvá omietka s perlinkou
A – izolačná tvarovka KLIMA E, B – zakladacie profily BZS KLIMA E, C – rozpierka zaplnená PUR penou, D – vápenná omietka s restylénom
Otvorená difúzna vrstva
Ak sa dostane vlhkosť do obvodovej konštrukcie, je možné ju otvorením difúznej vrstvy vysušiť. Difúzny transport vodnej pary obvodovou konštrukciou a jej kondenzácia je pritom len jednou z možných príčin vlhnutia muriva. Ďalšími sú vzlínajúca vlhkosť, zlá funkcia strechy, vyplavenie domu a podobne.
Otvorením difúznej vrstvy ale dochádza k výmene vzduchu, a teda aj k výmene tepla medzi vrstvou a vonkajším prostredím. Ideálne je teda vetrať difúznu vrstvu mimo vykurovaciu sezónu a nezvyšovať tak energetickú spotrebu.
Niekedy môže byť výhodné otvoriť difúznu vrstvu v zime a využiť toho, že studený vzduch, ktorý sa v medzere ohreje na cca 10 °C má veľký vysúšací potenciál. Väčšinou postačí otvoriť vrstvu len čiastočne alebo len jej dolný či horný prieduch.
Pri čiastočnom otvorení difúznej vrstvy môžeme vysúšať murivo a pritom zachovať dostatočnú tepelnoizolačnú účinnosť zateplenia.
Čo sa týka otvárania iba jediného z obidvoch prieduchov, je dobré si uvedomiť, že vodná para je (až na hélium) najľahší atmosférický plyn, ktorý rýchlo stúpa hore. Naopak vyzrážané kvapôčky vody sú ťažké a klesajú dole. Preto je potrebné otvorenie dolného či horného prieduchu voliť podľa konkrétnych okolností.
Difúzna medzera ako ochrana izolácie
Otvorením difúznej vrstvy, keď sa po zime oteplí, podporíme aj odparovanie vlhkosti z izolácie. Odpar sa u bežných zatepľovacích systémov s polystyrénom realizuje väčšinou len smerom von, s výnimkou situácie, keď je vonku teplejšie ako vo vnútri. Plným otvorením difúznej vrstvy častejšie nastávajú podmienky, kedy vlhkosť z izolácie EPS putuje von obidvoma smermi, a vo vrstve je potom hneď odvetraná, bez toho, aby prechádzala murivom dovnútra.
Podrobnosti o vysušovacom účinku vzduchovej vrstvy s rozborom vplyvu na tepelné straty sú v článku Vzduchová medzera v systéme tepelnej izolácie DURLIN Klíma – vlastnosti [1], ktorý bol publikovaný v tomto časopise v októbri roku 2006.
Systém KLIMA v programe Zelená úsporám
Spoločnosť FANA, s.r.o. prihlásila výrobky TI systém KLIMA a KLIMA E do dotačného programu na zateplenie domov a novú výstavbu. Poverenie tieto systémy aplikovať získali odborní dodávatelia:
- FANA, s.r.o., Zašová 168, 756 51 Zašová, www.fana.cz,
- MARSHAL LOGISTIC, Bukovecká 613, 739 91 Jablunkov, www.marshal-logistic.com,
- Maxplan, s.r.o., Stodolní 977/26, 702 00 Ostrava, www.maxplan.cz.
Literatúra a zdroje:
[1] Hejhálek J.: Vzduchová mezera v systému tepelné izolace DURLIN Klima – vlastnosti, Stavebnictví a interiér 10/2006, str. 28.
