neděle 13. říjen 2019 23:47
Registrace    

Reflexní izolace: měřením na VUT potvrzena tepelná vodivost λ: 0,003 W/mK!

Reflexní izolace to nemají jednoduché. Zastánci „konzervativních“ izolačních materiálům se vůči nim často vymezují a někteří i velmi ostře. Dokonce jsou některými nezřídka označovány za „podvod“. Proto jsou zatím přijímány jen velmi malou skupinou odborné veřejnosti. Zatímco u stavebních inženýrů se setkávají spíše s nedůvěrou, lidé s fyzikálním vzděláním z přírodovědy (RNDr.) při pohledu do jejich struktury většinou ihned jejich princip pochopí a nemají s nimi problém. Co je důvodem tohoto rozdílného vnímání?

Reflexní izolace nelze posuzovat stejně, jako se posuzují jiné izolační materiály, které se sálavým teplem nepracují. Proto je rozdíl mezi výpočtem používaným stavebními inženýry a jejími reálnými vlastnostmi obrovský. I normu pro jejich posuzování vytvářejí stavební inženýři za pomoci lobbistických asociací výrobců běžných izolací. Je tedy nasnadě, že platná norma, která je pouze dohodou několika zainteresovaných stran, jak se určité materiály mají posuzovat a dokonce nemusí ani respektovat přírodní zákony, nebude již z logiky věci pro reflexní izolace vhodná.

Na stavební fakultě VUT v Brně přednáší i pan profesor Šťastník, který studoval fyziku na přírodovědě. Převzal dohled nad diplomovou prací jednoho studenta, který velmi pečlivě změřil reflexní izolace metodou, aby respektovala principy jejich fungování. Výsledky potvrdily hodnoty, které korespondují s reálnými hodnotami uváděných úspor od jejich uživatelů i deklarovanými hodnotami jejich dodavatelů.

90 let reflexních izolací

Reflexní izolace mají velmi dlouhou tradici – dokonce delší než izolační vlny (skelné či minerální) i polystyreny.

Již v roce 1929 (tedy 11 let před vznikem první skelné vaty a 20 let před vznikem polystyrenu) architekt Robert Krafft s inženýrem Friedrichem Försterem začali v Německu stavět typové domy s názvem “Kupferhaus”. Ve 12cm dutině obvodové stěny měli napnutých 8 hliníkových fólií oddělených 1,5 cm tlustými vzduchovými mezerami. Pokud bychom spočítali tuto strukturu jako desetisklo dle platné normy EN 673 (pro stanovení součinitele prostupu tepla zasklením Ug), která je pro reflexní izolace jako jediná použitelná (protože umí správně pracovat se sáláním na rozdíl od stavebních výpočtových programů, které vzduchovou dutinu počítají s nesmyslnou vodivostí 0,08 W/mK i přesto, že krajní vrstvy jsou nízkoemisivní), vyjde součinitel tepelné vodivosti „U“ = 0,12 W/m2K.

Tuto izolační schopnost lze docílit i dnes, a to cca 33 cm minerální vlny nebo polystyrenu (bohužel pouze výpočtově – realita je jiná, především v létě, kdy podkroví zateplené touto vrstvou vlny bývá po několika horkých dnech neobyvatelné, protože nesnesitelné vedro nelze vyvětrat ani v noci, jelikož zcela prohřátá vlna ohřívá interiérové obložení, které pak sálá své teplo do místnosti jako kamna).

Měření reflexních izolací

Ale vraťme se zpět k měření reflexních izolací na VUT v Brně. Student v rámci své bakalářské práce sestrojil měřicí zařízení, které zahrnovalo „studenou“ a „teplou“ část, přičemž uvnitř teplé části vytvořil ještě jednu menší měřicí komoru, ve které zamezil proudění vzduchu (čímž vytvořil stejné podmínky, jaké mají reflexní izolace aplikované do staveb) a současně výrazně omezil i vliv okrajových podmínek, takže měřil prostup tepla velmi podobně, jako se měří izolační skla (zcela odlišně od měření izolací, kde jsou okrajové podmínky podle současně platné normy zcela zanedbávány).

Mezi teplou a studenou stranu umístil nejprve vzorek 20 mm tlustého expandovaného polystyrenu (EPS) (velikost vzorku 1x1 m), aby jej změřil jako referenční (známý izolant) a tím si ověřil, že měří správné hodnoty.
Pak postupně změřil prostup tepla různými reflexními materiály a následně odečtením přestupových odporů vyhodnotil jejich odpor. K dispozici měl celkem 13 reflexních sendvičových izolací, které od sebe v popisu odlišoval jejich složením a celkovou tloušťkou.

Bohužel ve svých závěrech z měření už nevyhodnotil, proč některé vzorky izolují lépe než ty druhé, aby z toho mohlo být patrné, v čem je skryta podstata jejich funkce. Na tuto věc se zaměříme nyní my.

Následuje přehled jednotlivých vzorků. U každého je uveden právě ten nejdůležitější aspekt, podle nějž fyzikálně vzdělaní lidé relativně snadno odhadnou, jak asi dobře mohou tyto materiály izolovat. Stavební inženýři tyto aspekty jako hlavní nevidí a proto je pro ně obtížnější reflexní izolace správně posoudit:


1.    Alu-fólie zlaminovaná s LDPE bublinkovou fólií – u tohoto vzorku jsou k hliníkové fólii přilaminovaná bříška bublinek a rovná záda tvoří druhou stranu sendviče – mezi bublinkami se nachází malé komůrky s nízko-emisivním povrchem reflexní alu-fólie.

2.    Alu-fólie zlaminovaná se zády bublinkové fólie – u tohoto materiálu jsou bříška bublinek otočena od reflexní vrstvy pryč a protože povrch hliníkové fólie překrývá vrstva LDPE (záda bublinek), není v sendviči žádná vnitřní komora s nízkoemisivní stranou.

3.    Dvě alu-fólie zlaminované z obou stran s LDPE bublinkovou fólií – tento vzorek je funkčně velmi podobný vzorku 1, ale protože díky laminaci z obou stran jsou komůrky ještě menší než u vzorku 1 a protože vynuceným prouděním studeného vzduchu je vliv krajní reflexní alu-fólie potlačen, jsou její vlastnosti horší než u vzorku 1.

4.    Alu-fólie zlaminovaná s 3mm pěnovou deskou z PE – vzorek nevytváří žádnou vnitřní komoru s nízkoemisivní vrstvou. Pouze odráží sálání teplé části měřicího zařízení, takže do něj prostupuje méně tepla než do polystyrenu.

5.    Alu-fólie zlaminovaná s 5mm pěnovou deskou z PE – vzorek se liší od vzorku č. 4 pouze tloušťkou pěnové vrstvy, která však na lepší vodivost vliv nemá.

6.    Alu-fólie zlaminovaná se zády LDPE bublinkové fólie umístěná z obou stran, mezi nimi 2 vrstvy 5mm PU pěny – tento vzorek nevytváří žádnou vnitřní komoru s nízkoemisivní vrstvou a díky své poměrně velké tloušťce má ze všech porovnávaných vzorků největší (přepočtenou) tepelnou vodivost (viz. tabulka).

7.    Alu fólie na okrajích, mezi nimi vložené 2 bublinkové fólie, 2 pěnové desky 5 mm a mezi každou vrstvou jedna alu-fólie – u tohoto vzorku jsou 2 vnitřní komory vzniklé při vertikální aplikaci oddálením nezlaminovaných bublinkových a alu-fólií od sebe a 4 malé komůrky s nízkoemisivní vrstvou mezi alu-fóliemi a pěnovými deskami. Bohužel při náklonu nebo ve vodorovné poloze dolehnou vnitřní vrstvy na sebe a malé komory mezi nimi zaniknou.

8.    Dvě alu-fólie zlaminované k zádům bublinkové fólie + 1 alu-fólie vložená uprostřed – zlaminované bublinkové fólie zády k alu-fólii sice moc efektu nepřinesou, ale díky vložené oboustranně nízkoemisivní alu-fólii doprostřed mezi bříška bublinek vznikají 2 funkční komory a materiál se chová podobně jako trojsklo. Díky bublinkám nezanikají komory ani při náklonu nebo vodorovné poloze.

9.    5x alu-fólie proložená 8 bublinkovými fóliemi v takovém pořadí a natočení, aby vzniklo 8 komor s nízkoemisivní stranou. Stěny bublinek z HDPE jsou výrazně tenčí než u ostatních vzorků, tedy i z hlediska vedení tepla mají větší tepelný odpor. Optimální uspořádání vrstev umožňuje docílení maximálního izolačního účinku ve všech polohách. Této teorii odpovídají i vynikající naměřené hodnoty (viz. tabulka).

10.    Vzorek je vytvořen vložením vzorku 3 mezi vzorky 4 a 5. Při vertikální aplikaci vzniknou až 3 malé komory s nízkoemisivní stranou. V náklonu nebo horizontální poloze přilehnou pěnové vrstvy na hliníkové fólie a izolační účinek se citelně zhorší.

11.    Vzorek je vytvořen přiložením vzorku 3 ke vzorku 4. Obsahuje pouze 1 velmi malou funkční komůrku a 1 komoru, vzniklou možným oddálením vrstev od sebe při vertikální aplikaci, která však při jiné poloze dolehnutím pěny na reflexní fólii zanikne.

12.    Vzorek je vytvořen přiložením vzorku 4 ke vzorku 6. Obsahuje 1 malou komoru s nízkoemisivní stranou vzniklou při oddálení pěny od alu-fólie, avšak pouze při vertikální aplikaci.

13.    4x alu-fólie zlaminovaná k bříškům bublinkové fólie, proložené dalšími 4 LDPE bublinkovými fóliemi a zakončenné samostatnou alu-fólií – vytváří 4 malé komory s nízkoemisivní stranou, a to ve všech polohách. Ve vertikální poloze se mohou záda vložených bublinkových fólií místy oddálit od alu-fólie a způsobit tak vznik dalších malých komor s nizkoemisivní stranou, čímž by se izolační účinek souvrství zlepšil.

Výsledky měření jednotlivých vzorků (hodnoty z vertikálních měření při stejném teplotním spádu)

Z výsledků měření je patrné, že čím více je ve struktuře komor s nízkoemisivní stranou, které navíc nejsou úplně malé, tím lépe souvrství izoluje. Je to přímý důkaz, že sálání se šíří i v malých dutinách a pokud se tomuto prostupu tepla zabrání pomocí správně umístěných nízkoemisivních vrstev na okrajích komor, jsou výsledky vynikající – viz. vzorek 9, který v tloušťce 2,4 cm izoluje podobným účinkem jako by izoloval cca 30 cm tlustý referenční vzorek EPS. Důležité je také, aby reflexní fólie nebyly k bublinkovým nebo pěnovým vrstvám nalaminované – díky laminaci se komory výrazně zmenšují a klesá tím i izolační účinek.

Ve vítězném vzorku č. 9 nejsou žádné zlaminované vrstvy ani pěny. Navíc stěna bublinkových fólií je tlustá pouze 6–7 μm, zatímco v ostatních vzorcích mají bublinky tloušťku stěny 16–18 μm. Tento fakt také citelně přispívá ke zlepšení izolačních vlastností u vzorku 9, protože tenčí stěna bublinky má 2,5x větší odpor pro vedení tepla něž 2,5x tlustější materiál.

Je dobré si všimnout, že úplně všechny vzorky (i ty bez vnitřních funkčního komor) mají lepší přepočtenou tepelnou vodivost než referenční polystyren. Je to proto, že krajní nízkoemisivní fólie otočená do teplé komory měřicího zařízení účinně odráží její tepelné sálání a do reflexní izolace tak proniká mnohem méně tepla než do polystyrenu.

Proto je velmi důležité aplikovat reflexní izolaci s přidanou vzduchovou mezerou do každé konstrukce v budově. Čím větší teplotní rozdíly chceme odizolovat (např. v létě sálavé teplo od rozpálené krytiny), tím více nám nízkoemisivní povrch pomůže. Stejně tak i v zimě, kdy se vlivem studeného záření noční oblohy vychladí obálka budovy výrazně pod teplotu okolního vzduchu (a na površích se vytvoří kondenzát nebo námraza). V těchto případech zabrání nízkoemisivní izolace předávání tepla studenému povrchu sáláním, které může představovat, pokud není aplikována, i ztrátu převyšující 100 W/m2.

Zdroj: Archiv VUT Brno

Autor: Michal Bílek
Energy IN s.r.o., Brno
Kontakt: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
Foto: archiv autora a DM

 

Odborný časopis na podporu dřevařské a nábytkářské výroby.

Zásady zpracování osobních údajů

Newsletter

Přihlaste se pro příjem newsletteru. Nezmeškáte tak žádné aktuální novinky.

Rozesíláme pouze důležité informace. Nespamujeme!