MultiTherm® NEO – zateplenie novej generácie

Prečo práve označenie zateplenie budúcnosti? Systém MultiTherm^® NEO je vďaka novej koncepcii tepelného izolantu pripravený významne znižovať energetickú náročnosť budov a zároveň kompenzovať finančné dopady rastu cien energií pri zachovaní vstupných investičných nákladov.

Vízia budúcnosti z dnešného pohľadu

Ceny energií neustále rastú, a preto sa aj vo výstavbe hľadajú nové cesty, ako energetické náklady znížiť. Veľmi účinné je maximálne znižovanie tepelných strát budov a z toho potom vyplýva požiadavka na stále dokonalejšiu tepelnú izoláciu obalu budov (strechy, podlahy, steny, výplne otvorov).

Objekt zateplený systémom MultiTherm^® NEO

Tento vývoj bol legislatívne zakotvený aj do právneho systému (ČR) prostredníctvom zákona č. 406/2000 Zb. – o hospodárení energií a so súvisiacou vyhláškou 148/2007 Zb. z júna 2007 o energetickej náročnosti budov, ktorá je určená pre sektor stavebníctva. Súbežne s tým prebieha aj úprava tepelno-technických noriem, na ktoré sa uvedený zákon a vyhláška odkazujú.

Česká tepelno-technická norma ČSN 730540-2 (z apríla 2007) pracuje s priemerným súčiniteľom prechodu tepla celým obalom budovy. Nestačí už len separátny návrh každej jednotlivej konštrukcie na požadovaný súčiniteľ prechodu tepla, teda aby napr. vonkajšie steny mali súčiniteľ prechodu tepla U_N menší než 0,38 W·m^-2·K^-1, alebo aby vyhoveli odporúčanej hodnote U_N = 0,25 W·m^-2·K^-1.

Objekt zateplený systémom MultiTherm^® NEO

Podstatná, pre celkové posúdenie budovy, je hodnota priemerného súčiniteľa prechodu tepla U_em celého obalu budovy v závislosti na objemovom faktore tvaru budovy A/V (A je plocha obalu budovy, V je objem budovy).

Tento prístup zahŕňa všetky obalové konštrukcie ( teda aj okná, dvere atď. ) a tiež ich napojenie, ktoré býva zdrojom tepelných mostov. Norma ďalej klasifikuje budovy podľa ich priemerného súčiniteľa prechodu tepla do siedmich tried A ž G od Veľmi úsporných až po Mimoriadne nehospodárne, pričom klasifikačná trieda C – Vyhovujúca sa rozlišuje na Vyhovujúca na odporúčanej úrovni a na Vyhovujúca na požadovanej úrovni. Napr. pre objemový faktor A/V = 0,8 m^-1 je požadovaná hodnota U_em = 0,49 W·m^-2·K^-1 a odporúčaná hodnota 0,37 W·m^-2·K^-1.

Dôležité je, že odporúčanej hodnoty priemerného súčiniteľa prechodu tepla sa najlepšie docieli s dobrou tepelnou izoláciou. Rozumný investor – či už do novostavby alebo do rekonštrukcie –väčšinou plánuje s dlhodobou časovou perspektívou a pokiaľ zatepluje, je výhodné za relatívne malý príplatok prekročiť požiadavku normy na prechod tepla stenou. A to napríklad až na úroveň alebo dokonca za úroveň pre nízkoenergetický dom U = 0,20 W·m^-2·K^-1.

Ideálnym riešením je využitie nového jedinečného a garantovaného systému MultiTherm^® NEO. Jedná sa o certifikovaný ETICS (vonkajší tepelnoizolačný kompozitný systém), ktorého izolačný prvok novej generácie – EPS 70 NEO – je schopný zaistiť o 20 % lepšie tepelné vlastnosti ako biely fasádny polystyrén. Aplikácia nevyžaduje žiadne špeciálne postupy.

Čo viedlo ku vzniku izolačného materiálu NEOPOR^®?

Výskumníci sa už dlhý čas zaoberajú myšlienkou vytvoriť dokonalý tepelný izolant. Základom riešenia je minimalizovať šírenie tepla v izolante.

Pre lepšie pochopenie tejto problematiky je vhodné definovať, akými spôsobmi sa teplo šíri:

• Vedením (najčastejšie v pevných telesách) - susedné častice telies si predávajú časť svojej pohybovej energie
• Prúdením (najčastejšie v kvapalinách a plynoch) - premiestňujú sa priamo častice s väčšou energiou
• Žiarením (sálaním) – teleso s vyššou teplotou energiu vyžaruje, teleso s nižšou teplotou energiu prijíma

Pokiaľ prevedieme šírenie tepla konkrétne na EPS, je prechod tepla týmto izolantom daný nasledovne:

1. tepelnou vodivosťou pevnej zložky, teda peny,
2. tepelnou vodivosťou plynu vo vnútri buniek hmoty,
3. priepustnosťou materiálu pre tepelné žiarenie.

Prvé dve zložky je možné u veľmi ľahkých penových materiálov ovplyvniť len veľmi obtiažne a výsledok je nepatrný. Výskumníci sa teda zamerali na zložku tretiu - priepustnosť materiálu pre tepelné žiarenie.

Tepelným žiarením sa tu myslí elektromagnetické žiarenie, ktoré vyžarujú telesá s teplotou, v ktorých má izolant bežne fungovať. Napr. pri teplote 21 °C prevažuje zložka s dĺžkou vlny 9,85 μm a pri teplote -15 °C potom zložka s dĺžkou vlny 11,5 μm.

Tepelné žiarenie prechádza EPS a popri šírení tepla vedením prenáša významnú časť energie. Jedná sa cca o 30 až 40 % energie z celkového množstva tepla, ktoré izolantom prejde a je v podstate vyžiarené za studenú stranu izolantu. Žiarivý transport energie je možné podstatne ovplyvniť napr. zvýšením hustoty EPS. Zvýšenie hustoty neznamená len zníženie žiarivého transportu tepla, ale aj zvýšenie množstva suroviny pre výrobu a teda aj výrazne vyššiu cenu za izolant. Teda nie zrovna efektívne riešenie. S geniálnym nápadom prichádzajú špecialisti zo spoločnosti BASF SE: Zníženie priepustnosti pre žiarenie v pásme s dĺžkou vlny okolo 10 μm pomocou stopovej prísady bez zmeny v hustote materiálu.

Najvhodnejšou stopovou prísadou sa ukázal grafit, jemne rozomletý na nanometrové častice, ktorým je rovnomerne vyplnená pevná fáza EPS. Vďaka nanotechnológii je možné vytvoriť takto jemné častice grafitu a súčasne zaistiť ich rozmiestnenie vo vzdialenosti do 10 μm od seba tak, aby sa navzájom nedotýkali. Vzhľadom k veľkosti a rozmiestneniu častíc bez dotyku, sa zníži sálavý transport tepla a zároveň sa nezvyšuje prechod tepla vedením. S bežne rozdrveným grafitom je to nerealizovateľné.

Membrána polystyrénovej expandovanej bunky sa stáva pre tepelné žiarenie s dĺžkou vlny okolo 10 μm nepriepustná (podobne ako kovová sieťka priehľadných dvierok mikrovlnnej rúry s milimetrovými oknami pre mikrovlnnú dĺžku 12,5 cm). Nanočastice grafitu v podstate vytvárajú z membrán polystyrénových guľôček tepelné zrkadlá. Tepelné žiarenie, ktoré prechádza EPS na báze NEOPOR^® je uhlíkovými nanočasticami odrážané a súčasne pohlcované. Obidva mechanizmy bránia voľnému prechodu tepelného žiarenia a znižujú tak prechod tepla skrze izolant.

Prechod tepelného žiarenia

Porovnanie bežného EPS a EPS 70 NEO na báze NEOPOR^®

Pri bežných stavebných podmienkach je prechod tepla izoláciou typu EPS realizovaný z 30 až 40 % žiarivým mechanizmom. Jemné grafitové častice tento podiel znižujú približne o 1/3. Vďaka tomu dochádza k zníženiu merateľného návrhového súčiniteľa tepelnej vodivosti λ na hodnotu 0,032 W·m^-1·K^-1. Bežný fasádny EPS má návrhovú tepelnú vodivosť λ = 0,040 – 0,044 W. m^-1. K^-1.

Prechod tepelného žiarenia - bežný EPS

Prechod tepelného žiarenia - EPS 70 NEO

Grafitové nanočastice v EPS na báze NEOPOR^® okrem tepelnej vodivosti znižujú tiež skokové zmeny teploty na povrchu izolantu – hlavne na jeho strane bližšie k tepelnému zdroju. Izolant novej generácie, tzv. šedý polystyrén, vyrobený zo suroviny NEOPOR^®, má o cca 20 % lepšie tepelnoizolačné vlastnosti. Ostatné parametre ako sú paropriepustnosť, pevnosť v tlaku a ohybe, dlhodobá a krátkodobá nasiakavosť sú takmer zhodné.

Porovnanie bežného EPS a EPS 70 NEO

Trendy a budúcnosť

V literatúre a časopisoch sa bežne diskutuje o nízkoenergetických domoch. Zároveň rastie záujem o domy pasívne, ktoré majú spotrebu tepla na vykurovanie menšiu než 15 kWh/(m²·a). Súčiniteľ prechodu tepla plášťa u pasívnych domov musí byť menší než 0,15 W·m^-2·K^-1 a súčiniteľ prestupu tepla výplňami otvorov menší než 0,80 W·m^-2·K^-1.

Povinnosťou je zaistenie účinného vetrania s rekuperáciou spolu so zaistením vzduchotesnosti budovy. Vysoká paropriepustnosť konštrukcie, doposiaľ veľmi sledovaná a niekedy tiež komerčne preceňovaná, je u týchto budov nežiadúca. V Európe sa počet pasívnych domov každým rokom zdvojnásobuje.

V Českej a Slovenskej republike množstvo realizovaných pasívnych domov zatiaľ zaostáva za Nemeckom a Rakúskom, ale ich rýchly rast na seba pravdepodobne nedá dlho čakať. Dnes je možné už počítať takéto objekty na desiatky a stovky sú ich rozpracované v projektoch. Aj napriek tomu, že v českých časopisoch a literatúre sú nízkoenergetické a pasívne domy takmer výhradne spojované s drevostavbami, neexistujú zásadné dôvody, prečo by nemohli byť stavané z ťažkých materiálov ako betón, tehly atď, ktoré sa v Českej republike tešia tradičnej obľube. Je možné dôvodne očakávať, že nízkoenergetické a pasívne domy porastú v ČR a SR rýchlejšie, až keď budú popularizované a navrhované aj v systéme ťažkého murovania.

Práve tu sa ukazuje, ako využiť všetkých výhod nového jedinečného a garantovaného systému MultiTherm^® NEO.