Zlepšení tepelné izolace reflexní fólií

Izolační účinnost běžných tepelných izolací se vztahuje k teplotě kolem 0 °C, což je přibližně střed mezi venkovní zimní a vnitřní návrhovou teplotou. Při vyšších teplotách, příkladem jsou izolace pod podlahovým vytápěním nebo ve střechách v létě, se jejich izolační účinnost rychle zhoršuje. Významné zlepšení pak nabízejí reflexní izolace. Jak je použít a jakého docílíme zlepšení se dočtete v článku.

V článcích Šedý a bílý pěnový polystyren – popis termoizolační funkce, část (1) a (2) z června, resp. července 2010 se popisuje a technickou argumentací dokazuje, že ve vzduchových izolacích, jako je např. pěnový polystyrén a minerální vlna, se transport tepla děje jak vedením, tak sáláním. S rostoucí teplotou izolace navíc rychle roste podíl sálavé složky, což vede k tomu, že teplněizolační schopnost, vyjádřená součinitelem tepelné vodivosti s teplotou citelně klesá. Ukazuje to tab. 1

Z tab. 1 je vidět, že podíl sálavé složky na celkovém vedení tepla roste z 28 % při teplotě –25 °C na 42 % při teplotě 60 °C; odpovídající součinitele tepelné vodivosti se zhorší z 0,035 W/(mK) na 0,045 W/(mK).

Je tedy zřejmé, že při vyšším teplotním namáhání, např. v aplikacích pod podlahovým vytápění nebo ve střechách v letních slunečných dnech, účinkuje izolace hůře, než bychom čekali. A hlavně než říkají výrobcem deklarované údaje, které se většinou vztahují k teplotě kolem 0 °C.

Zlepšení pomocí reflexní fólie

Možnosti si ukážeme na jednoduchých reflexních fóliích TART, výrobková řada Sunflex s typovým označením Roof-In, Contact pro střechy a Floor a Foam pro podlahy. Výrobce u těchto fólií deklaruje hodnoty odrazivosti reflexní vrstvy 90 %, což odpovídá emisivitě 0,1. Laboratorní měření ale ukazuje až na hodnoty přes 95 % odrazu tepelného záření (emisivita = 0,05); v ČR však dosud neexistuje žádná oficiálně etablovaná metoda tohoto měření.

Aplikace reflexní fólie

Termoreflexní fólie jsou nejčastěji aplikovány ve vzduchových mezerách, kdy je vyžadována vzduchová mezera podél reflexního povrchu.

V zásadě je tak možné postupovat i při zlepšování tepelné účinnosti izolace. Tzn. že přiložíme fólii na izolaci termoreflexní vrstvou ven a vytvoříme po straně vzduchovou mezeru. Tento postup je ale náročný a v případě zlepšení izolace pod podlahovým vytápěním, kdy se topné trubky podloží přímo reflexní fólii (a zalijí betonem) prakticky nerealizovatelný.

Vzdušne izolace jsou jen z několika procent tvořeny tuhou pěnou nebo vlákny, zbytek jejich objemu tvoří vzduch. Abychom odclonili a přerušili zářivou složku vedení tepla v izolaci, je vhodné orientovat fólii reflexní vrstvou do izolace, pokud možno z obou stran izolační desky, nebo alespoň z jednoho.

Výrobci reflexních fólií většinou dbají na to, je-li to možné, aby termoreflexní, velmi tenká hliníková vrstva byla nakašírována k nosné fólii (většinou bublinová fólie nebo PE pěna) tak, že působí reflexně i dovnitř nosiče. V takovém případě by fungovalo i řešení, kdy na podlahovou izolaci položíme termoreflexní fólii orientovanou hliníkovou vrstvou ven, na ní položíme topné trubky a zalijeme betonem. Výrobci takové řešení nedoporučují, neboť alkalický beton i jiné potěry velmi tenkou hliníkovou vrstvičku zcela rozleptá a znehodnotí.

Princip termoreflexního zlepšení izolace

Jak bylo uvedeno, teplo se vzdušnou izolací šíří jak vedením (jde o předávání pohybové energie srážkami molekul vzduchu a rezonancí kmitajících molekulárních a krystalových vazeb tuhé fáze), tak zářením (sáláním tepla). Záření ve vzdušných izolacích (polystyren, minerální vlna, atd.) nepostupuje přímo; typický paprsek je cca po 3 mm tuhou fází pohlcen, hmota se mírně ohřeje a vyzáří nový paprsek. Atd.

Zlepšení tepelněizolační účinnosti spočívá v tom, že termoreflexní povrch na okraji izolace vrátí tepelný paprsek zpět do izolace, zkrátka odcloní sálavou složku. To je jedna část účinku. Druhá spočívá v tom, že termoreflexní povrch, který odráží, řekněme 95 % záření, vyzařuje na výstupu ven (do volného prostoru) jen 5 % záření, který by na jeho místě vyzařoval běžný, černý povrch.

Významné zlepšení

Nejdůležitější samozřejmě je, jakých zlepšení pomocí termoreflexní fólie docílíme. V tab. 2 jsou výsledky výpočtů – podle metodiky v [1] a [2] – teplotní závislosti součinitele celkové tepelné vodivosti izolace λ, jestliže je izolace:

a) bez reflexní ochrany, kdy ε₁ = ε₂ = 1,
b) s jednou ochrannou reflexní fólií o emisivitě ε₁ = 0,1 a
c) se dvěma reflexními fóliemi o emisivitě ε₁ = ε₂ = 0,1.

Hodnota součinitele absorpce v izolaci byla nastavena na hodnotu k = 570 m^-1 tak, aby při součiniteli tepelné vodivosti (STV) vzduchu λ = 0,0255 W/(mK), teplotě 15 °C měla izolace (bez reflexních fólií) součinitel λ = 0,035 W/(mK). Tloušťka izolace je 100 mm.

Je zřejmé, že zejména pro větší teplotní zatížení, jako je v případě izolací pod podlahovým vytápěním a ještě více izolací ve střechách v době kdy slunce rozpálí krytinu až k hodnotám nad 70 °C, se izolace budou chovat mnohem hůře, než jejich výrobci deklarují. Řešit tuto situaci a dostat i při vysokém teplotním zatížení hodnoty součinitele tepelné vodivosti izolace na deklarované hodnoty nebo dokon nižší, umožňují termoreflexní fólie.

Téma: reflexní tepelné izolace

Literatura a zdroje:

[1] Jiří Hejhálek: Šedý a bílý pěnový polystyren – popis termoizolační funkce, část (1), Stavebnictví a interiér 6/2010, www.stavebnictvi3000.cz/c3517.

[2] Jiří Hejhálek: Šedý a bílý pěnový polystyren – popis termoizolační funkce, část (2), Stavebnictví a interiér 7/2010, www.stavebnictvi3000.cz/c3546.