Saint-Gobain: Izolácia tepelných mostov

Ak majú budovy spĺňať súčasné prísne požiadavky spotreby energie na vykurovanie, treba myslieť nielen na dôslednú tepelnú ochranu jednotlivých fragmentov stavby, ale aj na elimináciu tepelných mostov.

Všetky fragmenty budovy, to znamená obvodové steny, strecha, stropy, podlahy, okná a podobne, si vyžadujú dôkladnú tepelnoizolačnú ochranu, ak chceme eliminovať tepelné mosty a zabrániť kondenzácii vody v interiéri. Úroveň zabezpečenia stavieb v tejto oblasti vyjadruje tzv. súčiniteľ prechodu tepla, alebo U-hodnota. V minulosti sa používal aj termín tepelný odpor. Čím je jeho hodnota väčšia, tým menšie sú tepelné straty a vyššia teplota vnútorných povrchov.

Ako vznikajú tepelné mosty

Tepelné mosty vznikajú z dvoch príčin. Prvou je kontakt dvoch rozdielnych materiálov, z ktorých jeden má vyššiu tepelnú vodivosť. Typickým príkladom je železobetónový nadokenný preklad v tehlovej stene, ktorý je výborným vodičom tepla, čo spôsobuje, že sa v tomto mieste zahusťuje tepelný tok. „Nemci tomu hovoria termosifónový efekt. Tepelný most naozaj funguje ako odtok vody z umývadla, namiesto vody však do seba vťahuje teplo, čím spôsobuje nielen vyššie tepelné straty, ale zároveň znižuje aj teplotu vnútorného povrchu,“ hovorí Jozef Štefko z Technickej univerzity vo Zvolene.

Druhým typom sú tzv. geometrické tepelné mosty, ktoré vznikajú v miestach, ako sú rohy, kde sa pod uhlom spájajú dve konštrukcie, z ktorých jedna je zvonka ochladzovaná a druhá zvnútra otepľovaná. V dôsledku vysokého pomeru vonkajšej ochladzovanej plochy k vnútornej ploche sa v mieste kontaktu, podobne ako v predošlom prípade, zahusťuje tepelný tok. To má za následok, že rastie tepelná strata a znižuje sa teplota vnútorného povrchu konštrukcie. Pre komfort bývania je najhoršia kombinácia týchto dvoch javov, napríklad keď je v rohu umiestnený železobetónový nosný stĺp. Vtedy je veľké riziko, že vo vnútorných priestoroch bude dochádzať aj ku kondenzácii vody.

Kondenzácia vzniká, keď teplota vnútorného povrchu klesne pod teplotu rosného bodu, a to býva najčastejšie v miestach tepelných mostov, ako sú kúty stien, okolie okien a balkónov či spoje stropu a obvodového plášťa. Na týchto miestach sa vytvárajú vlhké fľaky, ktoré postupne černejú, čo je dôsledkom toho, že sa stávajú živnou pôdou pre plesne a huby. Tie produkujú zdraviu škodlivé spóry, ktoré môžu byť pre človeka veľmi nebezpečné. V praxi sa tieto mikroorganizmy najčastejšie odstraňujú pomocou chemických prípravkov na báze chlóru, čím sa do vnútorného prostredia dostávajú ďalšie škodlivé látky.

Identifikácia tepelných mostov

Tepelné mosty v existujúcich budovách sa identifikujú pomocou termovíznej kamery. Najlepšie sa dajú odhaliť, keď sú vonku mínusové teploty a vnútri sa vykuruje na dostatočne vysokú teplotu. Rovnakou metódou sa meria aj teplota vnútorných povrchov. Podľa Jozefa Štefka už pri projektovaní novostavieb a rekonštrukciách starších objektov – ak má budova spĺňať prísne požiadavky na tepelnú ochranu, resp. ak chceme znížiť vysokú spotrebu energie na vykurovanie – treba myslieť nielen na dostatočnú ochranu jednotlivých fragmentov stavby, ale aj na elimináciu tepelných mostov.

Pokiaľ ide o tepelné mosty na existujúcich budovách, ktorých obvodové múry sú postavené zo starších stavebných materiálov, ako sú kameň, betón alebo plné pálené tehly, ktoré sa vyznačujú vysokou tepelnou vodivosťou aj pri veľkých hrúbkach, je najlepším riešením ich prekrytie súvislou a masívnou tepelnou izoláciou. Tá totiž eliminuje aj tepelné mosty a pokiaľ je dostatočná, vyrieši aj problémy s plesňami a hubami na vnútorných stenách.

Progres v kvalite zateplenia

K akému zásadnému pokroku v oblasti tepelno-izolačných materiálov došlo v poslednom období, veľmi dobre ukazuje príklad bežnej obvodovej steny zo 60. rokov minulého storočia, cez ktorú pri 40-stupňovom rozdiele medzi vonkajšou a vnútornou teplotou prenikalo toľko energie, že by na každom štvorcovom metri fasády dokázala rozsvietiť jednu 40-wattovú žiarovku. Súčasné pasívne domy, vrátane drevodomov sa projektujú s desaťnásobne nižším súčiniteľom prechodu tepla, takže unikajúca energia by bola schopná rozsvietiť sotva jedno 4-wattové LED svietidlo.

„V minulých rokoch projektanti robili chybu, že pri zatepľovaní budov v rámci rekonštrukcie neprepočítavali skladbu tepelno-izolačných materiálov, navyše aj normy boli oveľa menej prísnejšie ako dnes. Hodnotu tepelného odporu nastavili na vtedajšie požiadavky, no nebrali do úvahy, že sa tým v budove zmení vnútorná klíma – konkrétne relatívna vlhkosť – napríklad v dôsledku tesnejších okien. Na vonkajšiu stranu obvodového plášťa navrhovali päť alebo šesť centimetrov hrubú tepelnú izoláciu, čo je z dnešného pohľadu absolútne nedostatočné. Napriek tomu, že budovy boli zateplené, po čase sa v nich znova začali objavovať problémy,“ tvrdí Jozef Štefko.

Lepšie zateplenie s kvalitnými materiálmi

Ako dodáva, na zatepľovanie sa navyše často používala nekvalitná tepelná izolácia a nezriedka aj materiály, ktoré mali iný účel využitia, napríklad polystyrénbetón, ktorý nedosahuje parametre vysoko účinnej tepelnej izolácie porovnateľné s minerálnou vlnou či grafitovým polystyrénom. Podobným módnym omylom boli aj tepelno-izolačné omietky, ktoré sa marketingovo vykresľovali ako špičkový materiál, ktorý používa NASA v raketoplánoch. Vhodné sú však maximálne na sanáciu historických objektov, na ktoré sa nedajú aplikovať kontaktné tepelno-izolačné systémy alebo izolácie so vzduchovou medzerou. Určite nie sú vhodné na to, aby systémovo riešili tepelné straty a problémy s kondenzáciou v objektoch.

Tepelné straty spôsobené tepelnými mostami určuje tzv. lineárny stratový súčiniteľ. Na rozdiel od súčiniteľa prechodu tepla sa nevzťahuje na plochu fragmentu, ale na dĺžku tepelného mosta. Zatiaľ čo súčiniteľ prechodu tepla hovorí o tom, koľko wattov prepúšťa jeden štvorcový meter pri rozdiele teplôt jeden kelvin, tak lineárny stratový súčiniteľ vyjadruje koľko wattov prejde jedným metrom dĺžky tepelného mosta pri rozdiele teplôt jeden kelvin. V prípade tepelných mostov sa potom ešte za vyhovujúce tepelné straty považujú hodnoty 0,3 až 0,5 wattu na meter a kelvin.

To znamená, že ak je vnútri 20 a vonku -20 stupňov Celzia, čo predstavuje rozdiel 40 stupňov, tak dobre chránený tepelný most dlhý jeden meter by nemal prepúšťať viac než 12 až 20 wattov. Watt sa v tomto prípade chápe ako jednotka výkonu zodpovedajúca vydaniu, resp. prijatiu jedného joulu energie za sekundu. Ak sa detail konštrukcie dobre vyrieši a prekryje sa dostatočne hrubou vrstvou izolačného materiálu z vonkajšej strany, možno na stykoch obvodových stien v rohoch budovy dosiahnuť aj záporné hodnoty lineárneho stratového súčiniteľa, keďže v pôdorysnom reze sú tieto miesta chránené väčším množstvom izolácie.

Ako dosiahnuť pasívny štandard?

„Ak chceme presne vypočítať mernú potrebu tepla na vykurovanie aj s ohľadom na prídavné tepelné straty a dosiahnuť povedzme spotrebu energie pre pasívne domy 15 kilowatthodín na štvorcový meter za rok, tak musíme nutne brať do úvahy aj tepelné mosty. To isté platí, ak potrebujeme presne nadimenzovať vykurovacie telesá v miestnostiach. Výpočet tepelných mostov nie je jednoduchý, no projektanti môžu využiť tzv. atlasy tepelných mostov, kde nájdu typické riešenia, takže nie sú odkázaní na to, aby si ich sami prácne modelovali v programoch konečných prvkov a plošných teplotných polí,“ zdôrazňuje Jozef Štefko.