Napríklad pokiaľ chceme tepelne izolovať, tak keď ako správne vyškolení stavbári opomenieme Stefanov-Boltzmannov zákon, hľadáme materiály s čo najmenšou tepelnou vodivosťou. Ak budeme potom vychádzať z poznatku, že vzduch veľmi zle vedie teplo, ako dobré izolačné materiály sa javia práve tie materiály, ktoré majú veľký obsah vzduchu – čiže peny, vaty, perie apod. Pretože voda naopak vedie teplo dobre, dávame pozor, či takéto materiály nemajú tendenciu nahradiť vzduch vo svojom objeme vodou, teda či nie sú nasiakavé alebo navlhavé. Ako aj iné vlastnosti, aj túto vyhľadávame podľa nameraných hodnôt a hodnoty meriame definovanými skúšobnými metódami.
Nasiakavé alebo nenasiakavé. Ako prebiehajú laboratórne skúšky
Pri používaní penových tepelno-izolačných materiálov sme si preto zvykli, že niektoré sú deklarované ako nasiakavé, iné ako nenasiakavé. Očakávane sa ako nenasiakavé správajú aj tie s otvorenými pórmi, do tých predsa voda nenatečie. Pri polystyréne je to napríklad známy rozdiel medzi penovým EPS a extrudovaným XPS. U XPS sa udáva laboratórne nameraná navĺhavosť niekoľko percent, nasiakavosť tak jedno až dve percentá – avšak počas skúšky trvajúcej 28 dní! Toto rozlišovanie je ale pre projektantov aj stavebné firmy tak samozrejmé, že sa o tom ďalej nepremýšľa a takéto rozdelenie sa už používa celkom automaticky. Málokto ale pritom vezme do úvahy, že technické vlastnosti materiálov sú deklarované práve na základe presne definovaných skúšok a na skúšobnej metóde preto záleží, aké správanie potom môžeme od príslušného materiálu očakávať počas skutočného používania.
Najväčšia zrada je zvyčajne skrytá vo fenoméne času. Teda čo sa stane za minútu, za týždeň, za desať rokov? Ešte tak na týždeň alebo obligátnych 28 dní skúšobňa odpovie, ale budovy staviame na päťdesiat, sto rokov. Je potom len na projektantovi, aby si uvedomil, či skúšobná metóda skutočne zodpovedá mnohoročnej expozícií v skutočnom prostredí. Alebo dokonca všeobecnejšie, a to je ešte náročnejšie, či deklarovaná vlastnosť je presne tou, ktorú od daného materiálu očakávame. Teda základná úvaha, ktorá sa ale z praxe akosi vytratila: stanovím požiadavku nielen technickými parametrami, ale aj správaním v čase a podľa toho hľadám zodpovedajúcu vlastnosť.
U penových plastov a ich správaní voči vlhkosti teda vychádzame zo skúšky, ktorá popisuje zvýšenie obsahu kvapalnej vody v materiáli po ponorení do vody a to na dobu, ktorá závisí od očakávanej životnosti (teda k dobe, počas ktorej si má materiál zachovať návrhové vlastnosti). Oprávnene sa môžem pýtať, prečo by nás mal zaujímať stav vlhkosti tepelno-izolačného materiálu práve po dobe 28 dní, keď logicky by pre záruku tejto jeho vlastnosti bolo krátkych nielen 28 mesiacov, ale možno aj 28 rokov. Nie je teda v tomto prípade skúšobná metodika pre stanovenie požadovanej vlastnosti z princípu nepoužiteľná? Lenže naša povrchná skúsenosť zhruba potvrdzuje, že takto definovaná nasiakavosť v praxi viac-menej zodpovedá správaniu materiálu pred zabudovaním. Teda že pri občasnom styku s vlhkosťou, napríklad keď výrobok zmokne, vykazujú materiály označované ako nenasiakavé skutočne veľmi malý objem nasiakavej vody a s tým súvisia veľmi malé zmeny vlastností, predovšetkým tepelnej vodivosti, oproti vstupným hodnotám.
V praxi sa penové plasty správajú inak a vlhkosť absorbujú
Pri skúmaní príčin porúch, spôsobených vlhkosťou, ale proti všetkým zažitým predpokladom objavujeme v konštrukciách nenasiakavé penové plasty, ktorých hmotnostná vlhkosť dosahuje tisíc percent. Dosku penového plastu potom s námahou zdvíhajú štyria muži. Takto vodou úplne vyplnený penový materiál prirodzene nemôže byť vôbec považovaný za tepelnú izoláciu, navyše jeho hmotnosť je dramaticky väčšia než o ktorej sa uvažovalo v projekte.
Často sa s takýmto stavom môžeme stretnú dokonca aj v konštrukciách, ktoré sú navrhnuté a spravené podľa vžitých postupov celkom bez chyby. Odborná literatúra sa týmto javom moc nezaoberá, predajcovia a dodávatelia predmetných materiálov podobný jav popierajú, väčšinou výrobcovia mlčia alebo to tiež nevedia. V technickej podpore výrobcov sú dokonca občas uvedené rady, ktoré by v prípade aplikácie priamo viedli k podobnému havarijnému stavu. U nás na to opakovane poukazuje vlastne iba náš najlepší odborník v oblasti praktických problémov hydroizolácií, Ing. Záviš Bozděch vo svojich textoch o chybách konštrukcií občianskych a bytových stavieb. Tiež odborne veľmi zdatný predajca stavebnín DEK sa vo svojich katalógových listoch radšej použitiu penových plastov ako nenasiakavého materiálu vyhýba a vo svojich sprievodných textoch odporúča pre otočené (zelené) strechy použitie výhradne jednej vrstvy tepelného izolantu.
Čo je príčinou?
Ako by sme tento jav mohli vysvetliť? Jedno vysvetlenie sa ponúka a mohlo by analyzovať záhadu dramatickej nasiakavosti prakticky vo všetkých popisovaných prípadoch havárií. Zakladá sa na difúzií vodnej pary. Je totiž možné vyjsť zo skutočnosti, že penové plasty sú vytvorené predovšetkým pórmi, oddelenými veľmi tenkými stenami príslušného materiálu. Prakticky ich delíme na nasiakavé, kde sú buď póry prepojené, alebo je spojito prepojený priestor medzi jednotlivými pórovitými časticami. Za nenasiakavé potom považujeme také, kde sú póry uzatvorené. Typicky sa jedná napríklad o rozdiel medzi penovým polystyrénom a vytlačovaným polystyrénom alebo penovým polyuretánom. Avšak difúzny odpor tenkých membrán oddeľujúcich jednotlivé bunky uzatvorených pórov je malý a tak pri zvýšenej vlhkosti okolia do pórov difunduje vodná para, ktorá potom pri zmene teploty kondenzuje. Ak k tomuto javu dochádza niekoľko rokov, póry sa úplne zaplnia kvapalnou vodou. Jej vyschnutie odparením je prakticky vylúčené vzhľadom k veľkej energetickej náročnosti podobného postupu.
Prípady, kedy aj nanasiakavé materiály absorbujú vodu
Kedy môžeme očakávať značne zvýšenú vlhkosť okolitého prostredia? Predovšetkým sa to stáva v prípade, že je penová izolácia umiestnená medzi dve vrstvy s vysokým difúznym odporom (typicky parozábrana a hydroizolácia) a vplyvom niektorej chyby vnikne do tohto súvrstvia buď zrážková voda, alebo v ňom skondenzuje vlhkosť. Tento prípad je možné jednoducho pochopiť, aj keď je pre mnohých svedkov pri následnej oprave stokilogramová hmotnosť tepelno izolačnej dosky z penového plastu úplným prekvapením.
Je však potrebné sa ale dôkladne zamyslieť, keď podobnú situáciu zistíme pri skladbe, ktorá je zdanlivo otvorená vonkajšiemu prostrediu. Typicky sa jedná o tzv. ploché strechy s otočenou skladbou. Tu je potrebné si uvedomiť, že aj veľmi tenká vrstva kvapalnej vody má veľmi veľký difúzny odpor. A tenkú vrstvu zrážkovej vody vytvoríme napríklad nasiaknutou geotextíliou položenou na tepelno-izolačnú vrstvu otočenej strechy! Alebo dokonca akousi pomocnou montážnou fóliou, ktorá má napríklad znížiť tepelné účinky slnečného žiarenia. Ešte zradnejšie je položenie dvoch vrstiev tepelno- izolačných dosiek na seba pri otočenej streche, kedy vrstvička trvalej vlhkosti zostane na ich stykovej ploche alebo po zmrznutí vytvorí difúzne uzatvorenú vrstvu a úplne nasiaknuté spodné dosky tak môžu byť po niekoľkých rokoch nepríjemným prekvapením.
Odporúčanie
Napríklad firma DOW preto bez ďalšieho vysvetlenia na základe svojich experimentov odporúča, aby pri výnimočnom použití dvoch vrstiev tepelno-izolačných dosiek z ich vytlačovaných plastov na otočenú strechu mala každá z vrstiev hrúbku väčšiu než 140 mm – potom vraj k podobnému nežiaducemu javu nedôjde. Firma DuPont zasa ponúka zvláštnu separačnú geotextíliu vhodnú k vloženiu medzi vrstvu extrudovaného polystyrénu a hydroakumulačnú vrstvu otočených zelených striech. Táto ich geotextília deklarovaná ako celkom nenasiakavá by nemala zadržiavať vlhkosť ani sa zanášať zeminou.
Poučenie teda znie: nespoliehať na to, že XPS alebo iný takzvane nenasiakavý penový plast zachráni zatekajúcu plochú strechu s parozábranou – opak je pravdou. Ďalej nikdy nedávať u otočenej strechy pod dlažbu alebo násyp geotextíliu, aj keď k tomu marketingové masáže aj výučba na technických univerzitách navádza. A na otočenú plochú strechu alebo na otočenú vegetačnú strechu použiť vždy len jednu vrstvu tepelnej izolácie z penových plastov. No a všeobecne, pretože vesmír je od čias Einsteina charakterizovaný priestorom a časom, nesmieme zabúdať pri navrhovaní ani na čas presahujúci päťročnú záruku.
