Tepelná izolace YTONG Multipor – víc tepla v zimě, víc chladu v létě

Vysoce lehčený pórobeton YTONG Multipor izoluje téměř jako pěnový polystyrén nebo izolační vlna. Je však pevnější, tuhý, extrémně odolný proti ohni a snadno zpracovatelný. Je ideální pro difúzně propustné až otevřené konstrukce s velkou tepelnou akumulací, které překlenou teplotní extrémy bez přitápění či chlazení a poskytují celoroční příjemné klima při nízké spotřebě energie.

YTONG Multipor je dodáván ve tvaru izolačních desek. Jeho výroba je vysoce ekologická, používají se výhradně přírodní minerální suroviny jako písek, vápno, cement a voda, do nichž se přimíchává prostředek pro tvorbu pórů. Nejsou používány žádné plasty.

Tepelná izolace

Hlavní použití izolačních desek z materiálu YTONG Multipor je ke zvýšení tepelné ochrany budov. Ani zdaleka neslouží jen k zateplení stěn tvárnic YTONG. Stejně vhodný je i k zateplení cihlových, betonových, kamenných a vlastně i dřevěných stěn nebo stěnových dílců dřevostaveb.

20 cm silná vrstva YTONG Multiporu zvýší tepelný odpor stěny o 4,44 m2K/W, což je zhruba o 10 % méně než stejně silná vrstva fasádního polystyrénu. Tento nepodstatný rozdíl bohatě vyváží jeho neopakovatelné přednosti a sice tvarová stálost, vynikající paropropustnost, nehořlavost a jednoduchá aplikace a velmi dlouhá životnost – totožná s životností celé stavby!

Izolační desky YTONG Multipor nacházejí uplatnění tam, kde si běžné tepelné izolanty neporadí s požadovanými konstrukčními parametry a zvláště tam, kde je kladen vysoký důraz na kvalitu vnitřního prostředí.

YTONG Multipor

Stálá a vyrovnaná vnitřní teplota

Kvalita vnitřního mikroklimatu zahrnuje mnoho pohledů a jedním z nejdůležitějších je stálá a prostorově vyrovnaná vnitřní teplota. V místnosti, kde se mění teplota pokaždé, když vypne/zapne topení či když slunce zapadne za mrak, se cítíme nepříjemně. Nepříjemné pocity při delším pobytu způsobuje i různost teplot podlahy, stěn, stropu a vzduchu v místnosti.

Naši předkové zcela spontánně a ještě mnohem dřív, než jsme my pod dohledem institucí začali řešit úspory energie, řešili teplotní stálost. Využívali přitom principu akumulace (v podstatě uskladnění) tepla do těžkých stavebních materiálů, zejména kamene a dřeva.

Princip je každému srozumitelný. Když během dne ohřejeme sálavými kamny stěny, strop i podlahu na nějakých 25 °C i výš, potom v noci po vyhasnutí kamen tyto konstrukce vracejí teplo do místnosti, takže i když je venku mráz, klesne teplota jen mírně, dejme tomu ke 20 °C. Okamžitě nás napadne, že když zvenku obalíme stěny domu tepelnou izolací, např. topným dřevem, senem, slámou, takže zbrzdíme únik tepla ven, udržíme tím teplo déle uvnitř a tím i vyšší teplotu.

Stěna ve složení YTONG P2-400 + YTONG Multipor

YTONG Multipor a tepelná akumulace

Dnes venkovní izolaci obvykle přímo integrujeme do stěny v podobě vnější kontaktní tepelné izolace, známé i pod anglickou zkratkou ETICS. Zvolíme-li za tepelnou izolaci desky YTONG Multipor, můžeme kromě všech už zmíněných předností využít toho, že při objemové hmotnosti 115 kg/m3 je YTONG Multipor sám akumulujícím nosičem, na rozdíl od polystyrénové pěny. Vliv na tepelnou setrvačnost si ukážeme níže.

Ačkoliv je princip skladování, čili akumulace tepla srozumitelný, neexistuje žádná fyzikální veličina, z níž bychom přímo spočítali „akumulační účinek” materiálu nebo konstrukce. Ten zjistíme vhodně uspořádaným měřením nebo řešením rovnice vedení tepla. Lze ale vybrat veličiny, které akumulaci ovlivňují.

a) První je objemová tepelná kapacita cV v J/ (m3K), což je množství tepla, které pojme 1 m3 stavebního materiálu, když se ohřeje o 1 °C. Je to součin hustoty materiálu ρ a jeho specifického (měrného) tepla c.

b) Druhou materiálovou veličinou je teplotní vodivost a v m2/s (rozlišujme od tepelné vodivosti λ), která je jediným parametrem vystupujícím v rovnici vedení tepla. Je to podíl součinitele tepelné vodivosti a objemové kapacity materiálů, a = λ/cV. Zhruba lze říct, že s rostoucí teplotní vodivostí má materiál menší schopnost akumulovat teplo, protože kvůli vysoké tepelné vodivosti si neudrží teplo.

c) Samostatná veličina, která nejlépe popisuje akumulační schopnost celé konstrukce, je relaxační doba τ0 uceleně definovaná v článku [1] v čísle 6/2005 tohoto časopisu. Pro jednovrstvou konstrukci je


a pro dvojvrstvu


kde
τ0 je relaxační doba v s,
d a d1 resp. d2 je tloušťka vnitřní resp. venkovní vrstvy
a1 resp. a2 je teplotní vodivost vnitřní resp. venkovní vrstvy,
a λ1 resp. λ2 je součinitel tepelné vodivosti vnitřní resp. venkovní vrstvy.

Relaxační doba představuje fyzikálně čas, za který se sníží rozdíl mezi vnitřní a venkovní povrchovou teplotou konstrukce na 37 % (= 1/e =1/2,718... v procentech) původního rozdílu od okamžiku, kdy vnitřní stěnu přestaneme zásobovat teplem. To vše za předpokladu, že stěna chladne stacionárním způsobem, tzn. že v každém okamžiku odpovídá teplotní profil stěny ustáleným podmínkám. Nejvíce se tomu blíží konstrukce se silnou izolační vrstvou.

Tab. 1 ukazuje u vybraných materiálů objemovou kapacitu, teplotní vodivost a relaxační dobu pro stěnu tloušťky 20 cm. Lze vyvodit, že oba pórobetonové materiály mají hned po dřevu výbornou schopnost pojmout teplo a zároveň si ho udržet tak, že jejich chladnutí probíhá nejpomaleji. Beton a plná cihla mají obrovskou schopnost akumulovat teplo, ale kvůli vysoké tepelné vodivosti toto teplo rychle utíká ven. Běžné izolace pojmou tak málo tepla, že i přes vysokou tepelněizolační schopnost chladnou nejrychleji.

Vlastnost

Materiál
cv
kJ/(m3K)
a·106
m2/s
τ0
hod
d = 0,2 m
dřevo15060,0959,8
YTONG P2-4004000,2323,8
YTONG Multipor1150,3914,2
cihla plná15640,4711,9
beton17640,609,3
fasádní MW410,936,0
fasádní EPS231,893,2
Tab. 1: Objemová kapacita, teplotní vodivost a relaxační doba pro stěnu tloušťky 20 cm pro vybrané materiály

Vlastnost
Konstrukce
R
m2K/W
U
W/(m2K)
τ0
hod
YTONG Theta 499 mm6,250,156130
YTONG P2-400 300 mm +
YTONG Multipor 200 mm
7,650,128215
Cihla plná 450 mm +
YTONG Multipor 200 mm
5,060,191943
Tab. 2: Tepelný odpor R, součinitel prostupu tepla U a relaxační doba τ0 pro vybrané konstrukce.

Pomalu chladnoucí a zároveň silně akumulující konstrukce se navrhují jako kombinace vnitřní masivní stěny a lehké venkovní izolace. Teplo akumulované ve vnitřní těžké stěně neuniká díky izolaci ven, a tak může dostatečně zásobovat teplem interiér např. po vyvětrání otevřenými okny apod.

Obr. 1, 2: Grafický výstup řešení rovnice vedení tepla pro cihelnou stěnu 450 mm s izolací YTONG Multipor 200 mm s vlastnostmi podle tabulky 1

Sendvičové konstrukce

V další části si ukážeme hodnoty měřitelných veličin a chování tří konstrukcí s vysokou tepelnou akumulací.

Tepelnětechnické hodnoty zdiv YTONG jsou v suchém stavu. Rozdíl teplot mezi chladnoucím vnitřním povrchem stěny konstantní venkovní teplotou popisuje za podmínky stacionárního chladnutí rovnice


kde
t je čas,
Δθ(t) je rozdíl teplot v čase t a
Δθ0 je počíteční rozdíl teplot.

Doplňme ještě, že relaxační doba se odpočítává od chvíle, kdy z původního ustáleného stavu začne vnitřní povrch stěny po přerušení dodávky tepla chladnout. Venkovní teplota je konstantní. Bude li stěna zevnitř ochlazována - třeba intenzivním větráním venkovním vzduchem – její chladnutí bude rychlejší.

Z tab. 1 je vidět, že silná vnější tepelná izolace zvýší relaxační dobu a tím podstatně zpomalí spontánní chladnutí interiéru, jestliže je izolována stěna s vysokou tepelnou kapacitou.

Zateplení staré cihelné stěny právě izolací YTONG Multipor vytáhne relaxační dobu až na 40 dní! Víme, že tento čas nemusí souhlasit se skutečností – kvůli požadavku stacionárního chladnutí, který lze splnit jen přibližně. Toto zateplení je ke staré cihlové stěně vůbec nejcitlivější a nejvíce trvanlivé. Zcela eliminuje případné potíže s kondenzací: Výpočet, jehož princip byl popsán ve [2], ukázal, že již od venkovních teplot od –25 °C výše je stěna v režimu odparu (u EPS izolace je to cca od –14 °C). A protože jde o difúzně velmi otevřenou izolaci, bude spolehlivě v těchto podmínkách odpařována i vlhkost, která se do zdi dostane nečekaně, z důvodů vzlínání, špatně zhotovených prostupů ap.

Ukažme na grafech na obr. 1 a obr. 2, jaké výsledky dává řešení rovnice vedení tepla pro starou cihelnou stěnu s izolací YTONG Multipor. Za 48 hodin klesl rozdíl povrchových teplot mezi vnitřním a venkovním povrchem z Δθ0 = 34,66 K na Δθ(48) = 31,54 K.

Při relaxační době τ0 = 943 h dostaneme z rovnice (2) pro čas t = 48 h Δθ(48) = 32,94 K. Pokles teploty spočítaný z rovnice vedení tepla je, jak se dalo čekat, rychlejší než pokles odvozený z relaxační doby podle (2).

YTONG Multipor lze použít také na obkládání podhledů

Závěr

Tepelná izolace YTONG Multipor snižuje, podobně jako jiné izolace, prostup tepla obvodovou zdí. Zároveň se však docílí vysokého akumulačního účinku zateplené stěny. YTONG Multipor má sám, na rozdíl od jiných izolací, významnou akumulační schopnost, která se projeví na celkovém výsledku.

Vyšší akumulace tepla ve zdech nemá jediný význam ve stabilizaci vnitřní teploty. Může podstatně přispět k úsporám energie, protože dům s vysoce akumulujícími obvodovými stěnami může překlenout i několik dnů venkovních teplotních extrémů s příjemnou vnitřní teplotou bez vytápění nebo chlazení.

Velmi důležité je, že přirozená izolace na silikátové bázi, YTONG Multipor, je svou povahou blízká tzv. těžkým zdivům, ze kterých se u nás staví nejvíce. Má vysokou pevnost, tuhost, tvarovou stálost, vynikající paropropustnost, nehořlavost a jednoduchou manipulaci. K tomu se přičítá velmi dlouhá životnost – totožná s životností celé stavby.

Detail stěny s oknem – YTONG P2-400 (blíže u okna) + YTONG Multipor

Literatura a zdroje:

[1] Hejhálek Jiří: Tepelná akumulace a teplotní setrvačnost u dřevostaveb, Stavebnictví a interiér 6/2005, www.stavebnictvi3000.cz/c1761

[2] Hejhálek Jiří: YTONG dýchající a zdravý aneb difúzně otevření zdivo, Stavebnictví a interiér 8/2011, str. 6.

Autor:
Foto: Archiv firmy