Internetová poradna i-EKIS / odpověď
21.1.14 / dotaz č. 45370
Dobry den,
mam dotaz ohledne izolace podlahy. potrebuji nahradit podlahovou izolaci (puvodne zamysleno obycejny polystyren 10 cm nebo vata 10 cm) 10 cm vaty za izolant o tloustce 2cm (nebo podobne)pokud mozno izolaci s minimalne stejnou izolacni schopnosti.
Existuje takovy izolacni material na podlahu?
Pokud ano, je mozne na nej aplikovat anhydrit?
Dekuji
mam dotaz ohledne izolace podlahy. potrebuji nahradit podlahovou izolaci (puvodne zamysleno obycejny polystyren 10 cm nebo vata 10 cm) 10 cm vaty za izolant o tloustce 2cm (nebo podobne)pokud mozno izolaci s minimalne stejnou izolacni schopnosti.
Existuje takovy izolacni material na podlahu?
Pokud ano, je mozne na nej aplikovat anhydrit?
Dekuji
Dobrý den, teoreticky izolace na podlahu s Vámi požadovanými vlastnostmi existují viz. níže, ale nejsou moc vhodné do podlah.
Vakuové izolační panely
Výplň vakuových izolačních panelů tvoří shluky částic oxidu křemičitého. Povrch tvoří vzduchotěsný a mechanicky pevný obal (PE, PUR) pokovovaný hliníkem. Patří do skupiny materiálů se součinitelem tepelné vodivosti od l = 0,004 W/(m . K).
Vlastnosti
+ extrémně nízká tepelná vodivost
+ vysoká pevnost
+ tepelný odpor nezávisí na tloušťce
+ tloušťka izolačních panelů od 2 do 8 cm
+ bezporuchová manipulace s panely při výstavbě
– citlivé na mechanické poškození
– časově náročná a nákladná výroba
– izolování vnějších stěn jen zevnitř
– vysoká cena
Princip této izolace je zdánlivě jednoduchý. Ve většině tepelných izolací se na celkovém prostupu tepla totiž významně podílí vzduch. Materiál sám, tzn. tuhá část pěny nebo minerální či rostlinná vlákna, je dobrou tepelnou izolací, ale v kombinaci se vzduchem, který zaujímá většinu objemu izolace, jsou hodnoty vodivosti nakonec blízké vzduchu – přibližně 0,03 W/(m•K). Mnohem lepších hodnot lze docílit, jestliže je z izolačního materiálu odčerpán vzduch, čímž je potlačen dominantní vliv tepelné vodivosti plynu. Výrobci docilují až 99.999999 % vakua a tím tepelného odporu 250 m2K/W pro libovolnou tloušťku. Panel vakuové izolace lze zjednodušeně připodobnit k pytlíku mleté vakuované kávy.
Vakuové izolační panely (označované zkratkou VIP) však obsahují jako výplň místo kávy tuhou síťovou strukturu složenou z klastrů (shluků) částic oxidu křemičitého (SiO2) nanometrických rozměrů. Tato prostorová, velmi jemná síť je také známá pod názvem aerogel. Další důležitou součástí VIP je vzduchotěsný a mechanicky tuhý obal, který umožní úplné a trvalé odčerpání vzduchu z výplně SiO2 i bezporuchovou manipulaci s panely při výstavbě. Panely VIP se vyrábějí v rozměrech stavebních izolačních desek, jejich tloušťka je malá, od 2 do 8 cm. Dosahují součinitele tepelné vodivosti od λ = 0,004 W/(m.K), což je desetina návrhové hodnoty běžných izolací.
Aerogelové izolace - výzva budoucnosti
Vysoce a jemně porézní a zároveň tuhá výplň panelů VIP, známá i pod názvem aerogel (nebo také ztuhlý dým) prošla soustředěným vývojem. Prosadila se hmota zvaná pyrogenní kyselina křemičitá, což je vysoce jemně dispergovaný oxid křemičitý, který vzniká plamennou hydrolýzou tetrachlorsilanu při vysokých teplotách do 1500 °C. Hmota má velmi jemnou mikrostrukturu připomínající prostorovou síť s oky o střední velikosti asi 70 nm (nanometrů).
Výhoda této struktury vyplyne, když si uvědomíme, že střední volná dráha molekul vzduchu (mezi dvěma srážkami) je při atmosférickém tlaku také kolem 70 nm. Vedení tepla ve vzduchu se totiž děje hlavně vzájemnými srážkami molekul vzduchu, při níž si tyto vyměňují energii (přesněji kvanta vibrační energie – fonony), a tím – jako součást velkého statistického souboru všech molekul vzduchu – vedou teplo. Jenže velká část z nich zůstane izolována v buňkách nanoporézní sítě SiO2 a s volnými si může vyměňovat energii s jen malou statistickou pravděpodobností.
To se makroskopicky projeví ve snížené tepelné vodivosti i při normálním tlaku. Konkrétně nanoporézní síť SiO2, neboli aerogel aplikovaný jako nevakuovaná, tzn. běžná vzdušná izolace, dosahuje hodnot λ až 0,016 W/(mK), u uhlíkatých aerogelů jen na 0,012 W/(mK)! To je velká výzva i pro technologii vzdušných izolací.
Při nižším tlaku klesne hustota molekul vzduchu, četnost srážek a naopak vzroste střední volná dráha vysoko nad 70 nm. To samo o sobě sníží vodivost výplně. Ovšem molekuly, které za nízkého tlaku uvíznou v buňkách nanoporézní sítě s rozměry pórů 70 nm, mají statisticky mizivou pravděpodobnost srážky s jinou molekulou. Tím ještě víc klesne tepelná vodivost výplně, a sice až na úroveň λ = 0,004 W/(mK). To je základem extrémně nízké vodivosti vakuových izolací.
Tento model byl zdokonalen ještě tím, že do nanometrické sítě pyrogenní kyseliny křemičité byly vpraveny absorbéry tepelného záření, podobně jako v případě Neoporu®, který jsme zmínili výše. Vedle potlačení vedení tepla vzduchem tím byla navíc eliminována i složka šíření tepla sáláním. Sálavou složku významně eliminuje také tepelně reflexní hliníková obálka, jak dále popíšeme.
Výrobci vakuové izolace věnují vysokou pozornost také obalu vakuových izolací. Ten musí být dostatečně pevný a zároveň neprodyšný. Jako nejvhodnější se ukázal plast (např. PE, PUR), který řeší pevnost a tuhost, pokovený 30 mikrometrů silnou vrstvou hliníku, která zaručí vysokou a trvalou neprodyšnost. Hliník navíc odráží tepelní záření a tím působí i jako aktivní prvek tepelné izolace vakuových izolačních panelů. To je zejména u výplně z nanometrických částic důležité, protože tepelné záření s typickou délkou vlny nad 10 mikrometrů s takto jemnou sítí (s vlákny pod 1 mikrometr) téměř neinteraguje a volně jí prochází. (Elektromagnetické vlny se odrážejí a rozptylují na částicích větších, než je délka vlny). Kromě vnitřní strany výrobci opatřují povrchovým pokovením i vnější stranu vakuových izolací, viz ukázka průmyslově vyrobeného panelu VIP na obr. 5.
Práce s touto izolací včetně navrhování má odlišná pravidla. Tomu se budeme věnovat v některém z dalších článků. Nejvýznamnější, a také nezvyklé je, že tepelný odpor této izolace téměř nezávisí na její tloušťce. To jednoznačně svědčí o tom, že v izolaci byla potlačena tepelná vodivost daná statistickým pohybem a vibracemi hmotných částic, tj. molekul plynů nebo atomů v krystalových mřížích nebo molekulárních řetězcích, a dominuje prostup tepla sáláním. Jinými slovy, materiál je průzračný pro tepelné záření a tok tepla skrze něj může být jednoduše popsán jako sdílení sálavého tepla mezi rovnoběžnými deskami; zářivý tepelný tok zde překonává zdánlivý odpor, který nezávisí na vzdálenosti desek, tedy na tloušťce izolace.
Součinitel tepelné vodivosti nejlepších vakuových panelů dosahuje hodnoty λ = 0,004 až λ = 0,005 W/(m.K). Doporučuje se uvažovat s vyšší hodnotou s ohledem na stárnutí materiálu, tedy λ = 0,008 W/(m.K).
Kvůli velmi vysoké ceně zatím u nás nacházejí vakuové panely oproti zahraničí uplatnění především při řešení komplikovaných konstrukčních detailů, a to v souvislosti s odstraňováním tep. mostů pomocí izolace malé tloušťky.
Fenolická pěna
Fenolická pěna se vyrábí napěněním fenolformaldehydových pryskřic do bloků, které se následně řežou na desky a oboustranně opatřují skelným vláknem či reflexní hliníkovou fólií. Používá se pro zateplení fasád, s výhodou u rekonstrukcí či v detailech, kde není místo na velkou tloušťku izolantu pro její dobrou hodnotu součinitele tepelné vodivosti. Oproti materiálům PUR a PIR má lepší tepelněizolační vlastnosti a reakci na oheň.
U fenolických izolací je potřeba věnovat pozornost správnému návrhu a provedení konstrukce s vyloučením kondenzace vody v izolačním materiálu, aby nedošlo k degradaci velmi nízké tepelné vodivosti. Zejména je to nutné zabezpečit u izolacích střech. Výhodou fenolických pěn kromě nízké tepelné vodivosti je dobrá mechanická odolnost a pevnost.
Základní fyzikální vlastnosti:
• součinitel tepelné vodivosti λ = 0,018–0,023 W/mK
• faktor difuzního odporu μ = 35
• objemová hmotnost ρ = 25 až 60 kg/m3
• třída reakce na oheň C, speciální produkty B
Vakuové izolační panely
Výplň vakuových izolačních panelů tvoří shluky částic oxidu křemičitého. Povrch tvoří vzduchotěsný a mechanicky pevný obal (PE, PUR) pokovovaný hliníkem. Patří do skupiny materiálů se součinitelem tepelné vodivosti od l = 0,004 W/(m . K).
Vlastnosti
+ extrémně nízká tepelná vodivost
+ vysoká pevnost
+ tepelný odpor nezávisí na tloušťce
+ tloušťka izolačních panelů od 2 do 8 cm
+ bezporuchová manipulace s panely při výstavbě
– citlivé na mechanické poškození
– časově náročná a nákladná výroba
– izolování vnějších stěn jen zevnitř
– vysoká cena
Princip této izolace je zdánlivě jednoduchý. Ve většině tepelných izolací se na celkovém prostupu tepla totiž významně podílí vzduch. Materiál sám, tzn. tuhá část pěny nebo minerální či rostlinná vlákna, je dobrou tepelnou izolací, ale v kombinaci se vzduchem, který zaujímá většinu objemu izolace, jsou hodnoty vodivosti nakonec blízké vzduchu – přibližně 0,03 W/(m•K). Mnohem lepších hodnot lze docílit, jestliže je z izolačního materiálu odčerpán vzduch, čímž je potlačen dominantní vliv tepelné vodivosti plynu. Výrobci docilují až 99.999999 % vakua a tím tepelného odporu 250 m2K/W pro libovolnou tloušťku. Panel vakuové izolace lze zjednodušeně připodobnit k pytlíku mleté vakuované kávy.
Vakuové izolační panely (označované zkratkou VIP) však obsahují jako výplň místo kávy tuhou síťovou strukturu složenou z klastrů (shluků) částic oxidu křemičitého (SiO2) nanometrických rozměrů. Tato prostorová, velmi jemná síť je také známá pod názvem aerogel. Další důležitou součástí VIP je vzduchotěsný a mechanicky tuhý obal, který umožní úplné a trvalé odčerpání vzduchu z výplně SiO2 i bezporuchovou manipulaci s panely při výstavbě. Panely VIP se vyrábějí v rozměrech stavebních izolačních desek, jejich tloušťka je malá, od 2 do 8 cm. Dosahují součinitele tepelné vodivosti od λ = 0,004 W/(m.K), což je desetina návrhové hodnoty běžných izolací.
Aerogelové izolace - výzva budoucnosti
Vysoce a jemně porézní a zároveň tuhá výplň panelů VIP, známá i pod názvem aerogel (nebo také ztuhlý dým) prošla soustředěným vývojem. Prosadila se hmota zvaná pyrogenní kyselina křemičitá, což je vysoce jemně dispergovaný oxid křemičitý, který vzniká plamennou hydrolýzou tetrachlorsilanu při vysokých teplotách do 1500 °C. Hmota má velmi jemnou mikrostrukturu připomínající prostorovou síť s oky o střední velikosti asi 70 nm (nanometrů).
Výhoda této struktury vyplyne, když si uvědomíme, že střední volná dráha molekul vzduchu (mezi dvěma srážkami) je při atmosférickém tlaku také kolem 70 nm. Vedení tepla ve vzduchu se totiž děje hlavně vzájemnými srážkami molekul vzduchu, při níž si tyto vyměňují energii (přesněji kvanta vibrační energie – fonony), a tím – jako součást velkého statistického souboru všech molekul vzduchu – vedou teplo. Jenže velká část z nich zůstane izolována v buňkách nanoporézní sítě SiO2 a s volnými si může vyměňovat energii s jen malou statistickou pravděpodobností.
To se makroskopicky projeví ve snížené tepelné vodivosti i při normálním tlaku. Konkrétně nanoporézní síť SiO2, neboli aerogel aplikovaný jako nevakuovaná, tzn. běžná vzdušná izolace, dosahuje hodnot λ až 0,016 W/(mK), u uhlíkatých aerogelů jen na 0,012 W/(mK)! To je velká výzva i pro technologii vzdušných izolací.
Při nižším tlaku klesne hustota molekul vzduchu, četnost srážek a naopak vzroste střední volná dráha vysoko nad 70 nm. To samo o sobě sníží vodivost výplně. Ovšem molekuly, které za nízkého tlaku uvíznou v buňkách nanoporézní sítě s rozměry pórů 70 nm, mají statisticky mizivou pravděpodobnost srážky s jinou molekulou. Tím ještě víc klesne tepelná vodivost výplně, a sice až na úroveň λ = 0,004 W/(mK). To je základem extrémně nízké vodivosti vakuových izolací.
Tento model byl zdokonalen ještě tím, že do nanometrické sítě pyrogenní kyseliny křemičité byly vpraveny absorbéry tepelného záření, podobně jako v případě Neoporu®, který jsme zmínili výše. Vedle potlačení vedení tepla vzduchem tím byla navíc eliminována i složka šíření tepla sáláním. Sálavou složku významně eliminuje také tepelně reflexní hliníková obálka, jak dále popíšeme.
Výrobci vakuové izolace věnují vysokou pozornost také obalu vakuových izolací. Ten musí být dostatečně pevný a zároveň neprodyšný. Jako nejvhodnější se ukázal plast (např. PE, PUR), který řeší pevnost a tuhost, pokovený 30 mikrometrů silnou vrstvou hliníku, která zaručí vysokou a trvalou neprodyšnost. Hliník navíc odráží tepelní záření a tím působí i jako aktivní prvek tepelné izolace vakuových izolačních panelů. To je zejména u výplně z nanometrických částic důležité, protože tepelné záření s typickou délkou vlny nad 10 mikrometrů s takto jemnou sítí (s vlákny pod 1 mikrometr) téměř neinteraguje a volně jí prochází. (Elektromagnetické vlny se odrážejí a rozptylují na částicích větších, než je délka vlny). Kromě vnitřní strany výrobci opatřují povrchovým pokovením i vnější stranu vakuových izolací, viz ukázka průmyslově vyrobeného panelu VIP na obr. 5.
Práce s touto izolací včetně navrhování má odlišná pravidla. Tomu se budeme věnovat v některém z dalších článků. Nejvýznamnější, a také nezvyklé je, že tepelný odpor této izolace téměř nezávisí na její tloušťce. To jednoznačně svědčí o tom, že v izolaci byla potlačena tepelná vodivost daná statistickým pohybem a vibracemi hmotných částic, tj. molekul plynů nebo atomů v krystalových mřížích nebo molekulárních řetězcích, a dominuje prostup tepla sáláním. Jinými slovy, materiál je průzračný pro tepelné záření a tok tepla skrze něj může být jednoduše popsán jako sdílení sálavého tepla mezi rovnoběžnými deskami; zářivý tepelný tok zde překonává zdánlivý odpor, který nezávisí na vzdálenosti desek, tedy na tloušťce izolace.
Součinitel tepelné vodivosti nejlepších vakuových panelů dosahuje hodnoty λ = 0,004 až λ = 0,005 W/(m.K). Doporučuje se uvažovat s vyšší hodnotou s ohledem na stárnutí materiálu, tedy λ = 0,008 W/(m.K).
Kvůli velmi vysoké ceně zatím u nás nacházejí vakuové panely oproti zahraničí uplatnění především při řešení komplikovaných konstrukčních detailů, a to v souvislosti s odstraňováním tep. mostů pomocí izolace malé tloušťky.
Fenolická pěna
Fenolická pěna se vyrábí napěněním fenolformaldehydových pryskřic do bloků, které se následně řežou na desky a oboustranně opatřují skelným vláknem či reflexní hliníkovou fólií. Používá se pro zateplení fasád, s výhodou u rekonstrukcí či v detailech, kde není místo na velkou tloušťku izolantu pro její dobrou hodnotu součinitele tepelné vodivosti. Oproti materiálům PUR a PIR má lepší tepelněizolační vlastnosti a reakci na oheň.
U fenolických izolací je potřeba věnovat pozornost správnému návrhu a provedení konstrukce s vyloučením kondenzace vody v izolačním materiálu, aby nedošlo k degradaci velmi nízké tepelné vodivosti. Zejména je to nutné zabezpečit u izolacích střech. Výhodou fenolických pěn kromě nízké tepelné vodivosti je dobrá mechanická odolnost a pevnost.
Základní fyzikální vlastnosti:
• součinitel tepelné vodivosti λ = 0,018–0,023 W/mK
• faktor difuzního odporu μ = 35
• objemová hmotnost ρ = 25 až 60 kg/m3
• třída reakce na oheň C, speciální produkty B