Izolační materiály Konstrukční trendy Energetická efektivita - úspory Ing. Libor Urbášek
Obsah prezentace: 1. Sortiment izolací (MW, EPS, XPS, PUR, PIR, FP, VIP) 2. Vlastnosti izolací – tepelné / akustické / protipožární 3. Nové trendy – kombinace MW a EPS 4. Energetická efektivita = úspory
2
Kvalitní zateplení budovy = obálka bez tepelných mostů
■ Součinitel prostupu konstrukcí Ukci ■ Součinitel obálky budovy Uem ■ Eliminace tepelných mostů ■ Dostatečná tloušťka tepel. izolací ■ Vhodný výběr tepel. izolací ■ Správné vyřešení detailů ■ Kvalitní výplně otvorů (trojsklo) ■ Zastínění výplní otvorů na jižní straně ■ Vzduchotěsnost n50 < 0,6 ■ Regulované větrání s rekuperací tepla
3
1. Sortiment izolací (MW, EPS, XPS) Kamenná (čedičová) izolace
4
1. Sortiment izolací (MW, EPS, XPS) Kamenná (čedičová) izolace
Objemová hmotnost 30-175 kg·m-3 (200 kg·m-3)
Součinitel tepelné vodivosti λ = (0,041 – 0,033) W/mK
Tvrdší hmota, snadná manipulace
Vyrábí se v deskách 1200x600 mm (i více)
Stavební a technické izolace
Výborné tepelné, akustické i protipožární vlastnosti
5
1. Sortiment izolací (MW, EPS, XPS) Skelná izolace
6
1. Sortiment izolací (MW, EPS, XPS) Skelná izolace
Objemová hmotnost 10-30 kg·m-3 (100 kg·m-3).
Součinitel tepelné vodivosti λ = (0,039 – 0,030) W/mK
Měkká elastická hmota, dobrá přilnavost k materiálům.
Vyrábí se v pásech 9000x1200 mm (i více), příp. deskách
Výborné tepelné i akustické vlastnosti.
Balení v rolích až s 6-ti násobnou kompresí.
7
1. Sortiment izolací (MW, EPS, XPS) EPS (expandovaný polystyren)
8
1. Sortiment izolací (MW, EPS, XPS) EPS (expandovaný polystyren)
Objemová hmotnost 13,5-36 kg·m-3
Součinitel tepelné vodivosti λ = (0,039 – 0,031) W/mK
Velmi tvrdá hmota, malá nasákavost především perimetr, sokl
Vyrábí se v deskách 1000x500 mm (i jiné)
Pro sokl i s vaflovou strukturou na povrchu
Výborné tepelněizolační vlastnosti, především šedivé EPS
9
1. Sortiment izolací (MW, EPS, XPS) XPS (extrudovaný polystyren)
10
1. Sortiment izolací (MW, EPS, XPS) XPS (extrudovaný polystyren)
Objemová hmotnost 28-45 kg·m-3 (60 kg·m-3)
Součinitel tepelné vodivosti λ = (0,042 – 0,030) W/mK
Velmi tvrdá hmota, pevnost v tlaku 300 – 700 kPa
Vyrábí se v deskách 1250x600 mm (i více)
Pro sokly fasád i s mřížkami na povrchu (vyšší přilnavost)
Nízká nasákavost - výborné tepelně-izolační vlastnosti i za vlhka
Balení v balících
11
1. Sortiment izolací (MW, EPS, XPS) Doplňkový sortiment
12
1. Sortiment izolací (PUR, PIR) PUR / PIR (polyuretan / polyisokyanurátová pěna)
Objemová hmotnost dle použitého kompozitu 30-100 kg·m-3
Součinitel tepelné vodivosti λ = (0,021 – 0,028) W/mK
Provozní teploty -190°C až +110°C
Pevnost v tlaku 150-200 kPa
Vyrábí se v deskách, nebo se používá spray
Nízká nasákavost okolo 3-5% (spray až 60%)
13
1. Sortiment izolací (FP) Fenolické pěny (napěnění fenolformaldehydových pryskyřic do bloku)
Objemová hmotnost 35 kg·m-3
Součinitel tepelné vodivosti λ = (0,020 – 0,024) W/mK
Pevnost v tlaku ≥100 kPa
Vyrábí se v deskách
Třída reakce na oheň C-B
14
1. Sortiment izolací (VIP) Vakuové izolační panely
Plošná hmotnost 10 kg·m-2
Součinitel tepelné vodivosti λ = (0,007) W/mK
Provozní zatížení 3,5 kN/m2
Vyrábí se v deskách tl. 10-40 mm
Třída reakce na oheň B2
15
1. Sortiment izolací - ostatní Dřevovláknité izolace
0.048 W/mK, E
Celulóza
0.037-45 W/mK, C-E
Ovčí vlna
0.035-40 W/mK, E
Sláma
0.060-75 W/mK, E
Konopí
0.040 W/mK, E
16
2. Vlastnosti izolací Tepelně-izolační – parametry Tepelná izolace
Tepelná izolace je materiál či látka, která špatně vede teplo, tzn. má nízkou tepelnou vodivost λ
Součinitel tepelné vodivosti - λ [W∙m-1∙K-1]
Udává, jak materiál „vede teplo“. Čím je hodnota nižší tím je kvalita tepelné izolace vyšší a teplo uniká přes takový materiál pomaleji.
17
2. Vlastnosti izolací Tepelně-izolační – parametry
Součinitel tepelné vodivosti λ [W·m-1·K-1] Ocel
λ = 50,0 W·m-1·K-1
Dřevo
λ = 0,180 W·m-1·K-1
EPS
λ = 0,039 - 0,031 W·m-1·K-1
MW
λ = 0,041 - 0,030 W·m-1·K-1
Vzduch
λ = 0,026 W·m-1·K-1
Vakuové
panely λ = 0,007 W·m-1·K-1
18
Základní veličiny tepelné techniky SOUČINITEL TEPELNÉ VODIVOSTI - lambda … λ [W∙m-1∙K-1]
Součinitel tepelné vodivosti ≠ tepelná vodivost Teplo
se šíří 3 způsoby: Vedení Proudění Sálání
Součinitel tepelné vodivosti izolačních materiálů má také 3 složky (složka tepelného vedení, složka tepelného proudění, složka tepelné radiace)
„množství tepla, které musí za jednotku času (výkon=práce/čas…[W=J/s]) projít tělesem, aby na jednotkovou délku byl jednotkový teplotní spád (eqv. Tenký drát)
[W∙m-1∙K-1] 19
Základní veličiny tepelné techniky SOUČINITEL TEPELNÉ VODIVOSTI - lambda … λ [W∙m-1∙K-1]
Možná náhrada vzduchu v izolaci jiným plynem… λ VEDENÍ-PEVNÁ ČÁST λ VEDENÍ-VZDUCH λ PROUDĚNÍ λ SÁLÁNÍ λ
= 0,003 = 0,025 = 0,000 = 0,011 = 0,039
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
λ VZDUCH λ CO2 λ CFC λ ARGON λ KRYPTON λ XENON λ PENTAN λ VODA
= 0,025 = 0,016 < 0,010 = 0,017 = 0,009 = 0,005 = 0,013 = 0,600
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
(XPS) okna PUR (λD~0,022)
Plyn při absenci chránění (folie) vyprchává !!!
cca za 6 let stoupne lambda na úroveň cca 0,027
20
2. Vlastnosti izolací Akustické – parametry
Pohltivost materiálu α [-]
→ materiál
Objemová hmotnost ρ [kg·m-3 ]
→ materiál
Vážená vzduchová neprůzvučnost RW [dB]
→ konstrukce
Sádrokartonová Příčka MW
příčka 125 mm
RW = 38 dB
z děrovaných cihel 125 mm
RW = 43 dB
v sádrokartonové příčce 125 mm
RW = 47 dB
21
2. Vlastnosti izolací Akustické – porovnání Sádrokarton C profil Sádrokarton Celkem Isover Piano Isover Piano Isover Piano Bez izolace
18 mm 190 mm 18 mm 226 mm 190 mm 140 mm 45 mm 0 mm
Rw=62 dB Rw=57 dB Rw=53 dB Rw=45 dB
22
2. Vlastnosti izolací Akustické – porovnání Sádrokarton C profil Sádrokarton Celkem
12.5 mm 50 mm 12.5 mm 75 mm
RW = 41 dB
Sádrokarton C profil Sádrokarton Celkem
12.5 mm 75 mm 12.5 mm 100 mm
RW = 44 dB
Sádrokarton C profil Sádrokarton Celkem
12.5 mm 100 mm 12.5 mm 125 mm
RW = 47 dB
23
2. Vlastnosti izolací Konstrukce 1 12.5 mm 100 mm 12.5 mm 125 mm
RW = 38 dB
2 x 12.5 mm C profil R-CW 100 mm Sádrokarton 2 x 12.5 mm Celkem 150 mm
RW = 48 dB
Sádrokarton C profil R-CW Sádrokarton Celkem
Konstrukce 2 Sádrokarton
RW = 47 dB
RW = 56 dB
24
2. Vlastnosti izolací Protipožární – parametry
Typ a druh materiálu Kamenná
izolace - změna struktury vlákna
> 750
°C
Kamenná
izolace - teplota tavení vlákna
> 1000 °C
Skelná
izolace - změna struktury vlákna
> 350
°C
Skelná
izolace - teplota tavení vlákna
< 1000 °C
25
2. Vlastnosti izolací Protipožární – klasifikace
Skelná či kamenná izolace třída reakce na oheň A1 či A2, s1, d0.
EPS, XPS, PUR, PIR mají třídu rekce na oheň E.
ČSN EN 13501on decision 2000/147/EC) A1
A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2
– s1, d0 – s1, d1 – s1, d2 – s2, d0 – s2, d1 – s2, d2 – s3, d0 – s3, d1 – s3, d2
B – s1, d0 B – s1, d1 B – s1, d2 B – s2, d0 B – s2, d1 B – s2, d2 B – s3, d0 B – s3, d1 B – s3, d2
C – s1, d0 C – s1, d1 C – s1, d2 C – s2, d0 C – s2, d1 C – s2, d2 C – s3, d0 C – s3, d1 C – s3, d2
D – s1, d0 D – s1, d1 D – s1, d2 D – s2, d0 D – s2, d1 D – s2, d2 D – s3, d0 D – s3, d1 D – s3, d2
E E –d2
F
26
2. Vlastnosti izolací Protipožární – aplikace
Teplota použití Skelné
i kamenná izolace standardně do 200°C, EPS max. 80°C.
Speciální
technické izolace až do 700°C.
Zlepšení požárních parametrů sádrokartonové příčky Rigips Sádrokarton
jednoduše opláštěný 12,5 mm
REI = 15 min.
Konstrukce
vyplněná 50 mm skelné izolace ISOVER
REI = 30 min.
Konstrukce
vyplněná 40 mm čedičové izolace ISOVER REI = 45 min.
27
3. Nové trendy – kombinace MW a EPS Fasády
Nutné je určení požární výšky objektu před návrhem izolace.
Do 12m (cca do 4 NP) požární výšky lze použít libovolná izolace.
Nad 12 m již omezení, MW či MW v kombinaci s pásy EPS dle požadavků ČSN 73 0810.
28
3. Nové trendy – kombinace MW a EPS Fasády
Novostavby a rekonstrukce nad 12 m se liší.
U novostaveb lze použít kombinaci MW a EPS jen do 12 m, pak již jej MW.
29
3. Nové trendy – kombinace MW a EPS Fasády
Novostavby a rekonstrukce nad 12 m se liší.
U rekonstrukcí lze použít kombinaci MW a EPS až do 22,5 m.
30
3. Nové trendy – kombinace MW a EPS Fasády – Isover TWINNER
Novostavby a rekonstrukce nad 12 m se liší.
Obě varianty lze nahradit výrobkem Isover TWINNER.
31
3. Nové trendy – kombinace MW a EPS Fasády – Isover TWINNER
Isover Twinner – nová jednoduchá a bezpečná koncepce
Rozdílné difuze u materiálů EPS a MW - (barevné pruhy na fasádě).
Nerovnosti od vrstvení výztuže na přechodech EPS a MW.
Vyrovnaná λ = 0,034-0,033 v celé ploše
Vysoká požární bezpečnost
Vyšší produktivitu práce.
32
Realizace
33
3. Nové trendy – kombinace MW a EPS Ploché střechy – Isover SG COMBI ROOF
Požární odolnost REI 15 či 30 DP1 (dle 3.2.3.2 ČSN 73 0810/Z1).
Velké rozpony 6m a více.
Vhodné pro libovolnou sněhovou oblast.
Ekonomická výhodnost.
Výrazné snížení hmotnosti pláště díky použití EPS + MW.
Universální použití pro hydroizolační fólie i asfaltové pásy.
34
3. Nové trendy – kombinace MW a EPS Šikmé střechy – nadkrokevní systém zateplení
Rychlá a cenově zajímavá varianta.
Možnosti aplikace až do tl. izolace 300 mm.
Vysoká požární odolnost i akustika.
Řešení bez tepelných mostů
35
3. Nové trendy – kombinace MW a EPS Podlahy půd – systém STEPcross
Vysoká rychlost provádění zateplení
Možnosti využití půdy na skladování či jiné užívání
Systém zcela bez tepelných mostů, v celkové tloušťce až 300mm
Užitné zatížení do 2 kN/m2
36
Základní kritéria – Energetické
efektivity
(nová residenční budova) Mechanické větrání s min. 75% rekuperací tepla Izolace: U < 0.15 W/(m²K) Uw < 0.8 W/(m²K) bez tepelných mostů
Vzduchotěsnost: n50 < 0.6/h
Čerstvý vzduch
Odvod vzduchu
Potřeba tepla na vytápění Vzduchotěsnost Neobnovitelná primární energie Tepelná zatěž Přehřívání
Vydýchaný vzduch
Přívod vzduchu
< 15 kWh/m²a < 0.6 /h < 120 kWh/m²a < 10 W/m² 10 %
Trojité zasklení low-e Ug < 0.8 W/(m²K) propustnost slunečního záření g = 50 - 55 %
Hodnocení požadavků na energetickou náročnost Nové budovy a „0 budovy“ •
neobnovitelná primární energie •
celková dodaná energie •
Uem
Rekonstrukce (nad i pod 25%), nad 25% je potřeba PENB u rekonstrukcí je na výběr mezi splněním požadavků na obálku budovy a energie (A) nebo požadavků na kce a sytémy (B) •
(A1) neobnovitelná primární energie a Uem NEBO •
(A2) celková dodaná energie a Uem NEBO
•
(B) Ukcí a účinnost měněných technických systémů
ČSN 73 0540 - 2 Poslední revize 2011 – platnost od 11/2011
UK součinitele prostupu tepla jednotlivými konstrukcemi Konstrukce
Požadované hodnoty
Doporučené hodnoty
Doporučené hodnoty pro pasivní domy
Střecha
0,24
0,16
0,15 až 0,10
stěna vnější
0,3
0,25 (těžká kce) 0,20 (lehká kce)
0,18 až 0,12
podlaha na terénu
0,45
0,3
0,22 až 0,15
okna
1,5
1,2
0,8-0,6
Kvalitní tepelná izolace – základ pro UK ( změna tloušťky izolace v závislosti na hodnotách U )
Střecha U Požadované hodnoty
0,24
Doporučené hodnoty pro PD 0,10 Nárůst tlouštěk izolace
Stěna
Tl. izolace (cm) U
15 35 240%
0,30 0,12
Tl. izolace (cm)
7 27 400%
Podlaha U 0,45 0,15
Lambda
Tl. izolace (cm)
λ
8 26
0,035
360%
Vzduchotěsnost budovy je klíčová pro její energetickou efektivitu Nekontrolované a nechtěné proudění vzduchu netěsnostmi konstrukce může zvýšit požadavky na vytápění až o 20 kWh/m²a Porovnání potřeby tepla u různých budov
Roční náklady na vytápění
36 000 Kč 24 000 Kč
7 200 Kč
Poměr potřeby energie u budov Poměr energetické potřeby v kWh/m²a
v různém energetickém standardu 300 Ventilation electricity Řízené větrání Household electricity Domácí spotřebiče Teplá voda Hot water Topení Heating
250 200 150 100 50 0
Budova z let 1960 - 1980
Budova z let 1994 - 2001
Nízkoenergetický Pasivní dům dům
Příklad z praxe Pilotní projekt Multi-komfortního domu
Autor projektu: Atelier L Ing. arch. Jana Langerová Ing. arch. Šimon Vojtík Ing. arch. Lukáš Vacek
Příklad z praxe
Půdorys
Řez budovou
Konstrukční detaily I Skladba obvodové stěny jih: - Vápenopísková cihla 175mm - MW izolace Isover (160+160+60) = 380 mm do dřevěného roštu - DVD deska 21-60mm - Obklad ze sibiřského modřínu Skladba obvodové stěny S, V, Z: - Vápenopísková cihla 175mm - EPS Rigips Grey Wall 340mm - Kontaktní zateplovací systém Weber
Konstrukční detaily II Skladba střechy: - SDK podhled - Panelový strop - MW Izolace Isover (60+3x120+80) = 500 mm do dřevěného roštu z I nosníků - DVD deska 21mm - OSB 25mm - Hydroizolace - Kačírek
Konstrukční skladby a prvky Skladba podlahy: - ŽB deska - Izolace Isover EPS Grey 100 (250mm) - Beton - Dřevěná podlaha 12mm Základy: - Izolace základů až na základovou spáru - XPS Styrodur 150mm - Sokl EPS Perimetr 2x100mm Okna a dveře: - Dřevohliníková okna se zatepleným rámem – Internorm Edition - Trojsklo vyplněné Kryptonem - Max. podíl fixního zasklení - Instalace v izolační rovině - Přeizolované rámy - Dveře dřevěné se zatepleným rámem a trojitou těsnící rovinou (Truhlářství Vašíček) - Vše vzduchotěsná instalace s použitím materiálů Ilbruck
Ze stavby…
Skutečné náklady na provoz Potřeba energie na vytápění: 2010/2011 – 2700kW = 13,5kWh/m2.a = 38Kč/m2 = 7.600,- Kč 2011/2012 – 2850kW = 14,25kWh/m2.a = 40Kč/m2 = 8.000,-Kč 2012/2013 - 2200kW = 11kWh/m2.a = 31Kč/m2 =
6.200,- Kč
Průměrná vnitřní teplota 22°C
Skutečné investiční náklady při užitné ploše 215 m2 = 3,8 mil. CZK Skutečné investiční náklady na m2 / 17 680 CZK
Děkuji za pozornost
