CZ15577U1 - Zateplovací systém obvodového zdivá - Google Patents

Description

Zateplovací systém obvodového zdivá

Oblast techniky

Předkládané řešení se týká vnějšího kontaktního zateplovacího systému obvodového zdivá, které ve velké většině případů zcela vylučuje vnitřní kondenzaci vodních par v systému.

Dosavadní stav techniky

Provedení běžného vnějšího kontaktního zateplovacího systému je jednou z možností zateplení svislé konstrukce z chladnějšího líce, zpravidla tedy z exteriéru, a proto se nazývá vnější, nebo podhledu šikmých a vodorovných konstrukcí. Návrh, příprava i provádění vnějšího kontaktního zateplovacího systému podléhá řadě požadavků uvedených například v platných normách, vylo hláškách, technologických předpisech pro provádění a dalších dokumentech. Jedním z nich je i

ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov - část 2: požadavky. Tato norma stanovuje tepelně technické požadavky pro navrhování budov s požadovaným stavem vnitřního prostředí při jejich užívání. Platí pro nové budovy a pro stavební úpravy, udržovací práce a jiné změny dokončených budov. Platí tedy i pro dodatečné zateplení jak nových tak stávajících budov. Mezi touto normou hodnocené parametry patří jednak součinitel prostupu tepla U, ale také požadavek na maximální množství zkondenzované vodní páry uvnitř konstrukce. Pro konstrukci s vnějším tepelně izolačním systémem platí, že celoroční množství zkondenzované vodní páiy uvnitř konstrukce Gk musí vyhovovat podmínce Gk < 0,1 kg/m². Ve stavební konstrukci, u které by zkondenzovaná vlhkost uvnitř konstrukce mohla ohrozit její požadovanou funkci, nesmí dojít ke kondenzaci vodní páry uvnitř konstrukce, tedy celoroční množství zkondenzované páry uvnitř konstrukce musí být Gk = 0 kg/m². Ohrožením požadované funkce je například zkrácení předpokládané doby životnosti konstrukce, snížení tepelně izolačních vlastností z důvodu výskytu vlhkosti v konstrukci, zvýšení vlhkosti materiálů v konstrukci a způsobení jeho degradace - zvláště u dřeva a materiálů na bázi dřeva.

Dosud známý standardní vnější kontaktní zateplovací systém se skládá z několika základních a nezaměnitelných vrstev, které plní svou úlohu v rámci systému. Směrem od konstrukce obvodového pláště, na které je zateplovací systém aplikován, se jedná o vrstvu lepicího tmelu, tepelného izolantu, štěrkového tmelu a vrstvu realizující povrchovou úpravu.

V případě, že izolační materiál není lepen celoplošně, ale pouze v ploše cca 40 % není s přítom30 ností lepicího tmelu pro hodnocení konstrukce dle ČSN 73 0540 počítáno.

Jako tepelný izolant se obvykle používají desky z pěnových plastů nebo minerálních a skelných vláken.

Izolanty z pěnových plastů, neboli pěnové polystyreny, jsou stabilizovaný fasádní polystyren, extrudovaný polystyren a Perimeter. Rozdíly ve vlastnostech fasádních stabilizovaných polysty35 rénových desek vyhovujících požadavkům pro zhotovení tepelně izolačních vrstev kontaktních zateplovacích systémů, jsou u většiny výrobců velmi malé, pro posouzení jejich vlastností vzhledem k novému řešení budou dále uvažovány hodnoty uvedené v katalogu materiálů programu Teplo pro Windows, verze 2002. Ostatní typy izolantů, tedy extrudovaný polystyren i Perimeter, se standardně celoplošně nepoužívají. Nevýhodou tohoto tepelného izolantu z hlediska difúzních vlastností je jeho velký difúzní odpor při běžně používaných tloušťkách izolačních desek.

Současný stav technických řešení již zná izolanty z pěnových plastů jejichž difúzní vlastnosti odpovídají obecným požadavkům na vlastnosti izolantů používaných do kontaktních zateplovacích systémů. Požadovaných vlastností je u nich docíleno bud’ upravenou technologií výroby vypěňování a přidáváním speciálních příměsí upravujících vnitřní mikrostrukturu materiálu nebo je používána dodatečná mechanická úprava izolantů formou vytvoření množiny příčných otvorů, jak uvádí užitný vzor č. 13800. Jejich praktickou nevýhodou je malá variabilita v možnostech výroby celé škály běžně používaných tlouštěk tepelně izolačních desek tak, aby jejich tepelně izolační vlastnosti odpovídaly požadavkům současné tepelně technické normy ČSN 73 0540.

-1 CZ 15577 Ul

Běžně se dodávají zpravidla izolanty o tloušťkách 80 a 100 mm, což je v současné době již mnohdy pro zateplovací účely, kdy jsou požadovány izolační desky větších tlouštěk, nedostatečné. Rovněž tak výroba takovéhoto zateplovacího systému je poměrně náročná, protože požadavkem je, aby rozteče otvorů byly shodné a navíc čím větší tloušťka desky, tím náročnější je vytvá5 ření těchto otvorů.

Izolanty z minerálních nebo skleněných vláken jsou tak zvané vláknité izolace. Rozdíly ve vlastnostech izolačních desek jsou opět u většiny výrobců velmi malé. Pro další posouzení vlastností známých řešení a nového řešení budou uvažovány hodnoty uvedené pro desky Orsil TF v katalogu materiálů programu Teplo pro Windows, verze 2002. Nevýhodou tohoto tepelného izolantu je ío z hlediska difúzních vlastností a obecných zásad naopak jeho velmi malý difúzní odpor proti běžně používaným následujícím vrstvám. Například při použití tenkovrstvých pastózních omítek zpravidla dochází ke kondenzaci na rozhraní tepelného izolantu a následné vrstvy štěrkového tmelu vlivem většího difuzního odporu vnějšího souvrství - štěrkový tmel s povrchovou úpravou.

Tím se podstatně snižuje možnost výběru štěrkových tmelů a povrchových úprav použitelných v tomto systému.

Dalším známým izolantem jsou tepelně izolační omítky. Tyto tepelně izolační omítky se zpracovávají poměrně snadno a bez větších nákladů, a mají vynikající přilnavost. Tepelně izolační omítky vykazují díky své vysoké pórovitosti výbornou propustnost páry, jsou prodyšné a zlepšují celkovou tepelnou i zvukovou izolaci. Omítky jsou odolné proti mrazu a alkáliím a jsou nehořla20 vé. Pokud jde o jejich fyzikální vlastnosti, vykazují hustotu cca 0,420 kg/dm³, pevnost v tlaku 1,5 N/mm² a faktor difuzního odporu μ = 11 je velmi příznivý. Nevýhodou tohoto tepelného izolantu je, že součinitel tepelné vodivosti, který je 0,115 W/m-K, je ve srovnání se zateplovacími systémy s použitím izolantů z polystyrénu nebo minerální vlny výrazně nižší. Pro příklad lze uvést, že při dodatečném zateplení konstrukce tloušťky 30 cm vyzděné z plných pálených cihel pro splnění požadavku dle ČSN 73 0540-2 pro součinitel prostupu tepla, by musela být tloušťka použité tepelně izolační omítky Terralit minimálně 25 cm, což není jak z praktického, tak technického i ekonomického hlediska možné.

Pokud jde o štěrkový tmel, faktor difúzního odporu se pohybuje nejčastěji v rozmezí μ = 12 až 60. Nižších hodnot prakticky nelze dosáhnou s ohledem na dodržení ostatních parametrů. Pro navrhovaný systém jsou vhodné hodnoty v rozmezí 12 až 20. Povrchová úprava bývá realizována různými typy omítek, barvenými podle požadavků klienta.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky ve velké většině případů zcela odstraňuje zateplovací systém konstrukce obvodového pláště podle předkládaného řešení, který sestává z tepelného izolantu ve formě polystyrénových desek opatřených na jedné své ploše vrstvou lepicího tmelu pro aplikaci na obvodové zdivo a na druhé ploše štěrkovým tmelem s výztužnou síťovinou, na které je realizována zakončovací vrchní vrstva. Podstatou nového řešení je, že polystyrénové desky tepelného izolantu jsou opatřeny po celé své délce podélnými rovnoběžně uspořádanými drážkami vytvořenými z rubové strany polystyrénové desky. Šířka těchto podélných drážek leží v rozmezí 2 a

3 mm a jejich hloubka je stanovena tak, že dno drážek končí minimálně 20 mm a maximálně mm od lícové strany polystyrénové desky. Drážky pak zaujímají 2 až 15 % celkové plochy dané polystyrénové desky.

Ve výhodném provedení je zvolena šířka drážek 2 mm a jejich osová vzdálenost je 30 až 60 mm.

Výhodné rovněž je, je-li faktor difúzního odporu štěrkového tmelu v rozmezí 12 až 20.

Výše uvedeným řešením se docílí, že difúzní odpor polystyrénových desek je prakticky totožný bez ohledu na použitou tloušťku této desky.

Toto tvrzení bylo ověřeno sérií několika měření difúzních vlastností polystyrénových desek v různých tloušťkách s provedenou výše popisovanou úpravou a rozdílným následným souvrstvím.

-2CZ 15577 Ul

Výhodou takto vytvořeného zateplovacího systému obvodového zdivá je, že je vytvořen systém, který odpovídá obecnému požadavku pravidla o postupně klesajícím difúzním odporu jednotlivých vrstev skládané konstrukce od vrstvy s největším difúzním odporem na vnitřním líci konstrukce, tedy ve směru difúzního toku, po vrstvu s nejnižším difúzním odporem na vnějším líci konstrukce. Přínos navržené skladby spočívá v tom, že při její aplikaci na velké množství stávajících konstrukcí je možno vyloučit kondenzaci vodní páry v zateplované konstrukci a tím nutnost posuzování vlivu zkondenzované vlhkosti na funkci materiálu konstrukce. S přihlédnutím na uvedené hodnoty a vlastnosti je možné tuto skladbu považovat za optimální řešení zateplení objektů. Navazuje na stávající podobná řešení, výrazně však zjednodušuje technologii výroby a rozšiřuje šíři sortimentu vyráběných desek pro běžné použití.

Nový návrh řešení v nemalé míře rovněž napomáhá jednoduššímu způsobu výroby desek s požadovanými vlastnostmi v jejich běžně požadovaných tloušťkách.

Přehled obrázku na výkrese

Příklad uspořádání zateplovacího systému obvodového zdivá podle předkládaného řešení je schematicky naznačen v příčném řezu na přiloženém výkrese.

Příklady provedení technického řešení

Zateplovací systém podle přiloženého výkresu je aplikován na zdivo L Konstrukce je zde tvořena polystyrénovými deskami 3, které jsou o rozměrech 1000 χ 500 mm, případně jsou použity přířezy. Systém lze použít v podstatě na libovolné tloušťky polystyrénových desek 3. Většinou se používají tloušťky 50, 60, 70, 80, 90, 100, 120 140, 150, 160, 180 a 200 mm. Je použit stabilizovaný, samozhášivý materiál se stupněm hořlavosti Cl, tedy těžce hořlavý. Polystyrénové desky 3 jsou upraveny tak, že se v nich po celé ploše vytvoří navzájem rovnoběžné podélné drážky 33, které jsou vedeny po celé délce dané polystyrénové desky 3, zde tedy po délce 1000 mm, a to z rubové strany této polystyrénové desky 3. V daném příkladě byla zvolena osová vzdálenost jed25 notlivých drážek 33 o velikosti 50 mm a šířka drážek 2 mm. Z praktického hlediska je v podstatě využitelné pro šířku drážek 33 rozmezí 1 až 3 mm. Drážky 33 nemusí mít mezi sebou vždy stejné rozteče, ani jejich velikost není omezena na osovou vzdálenost 50 mm, avšak uvedené údaje jsou optimální. Je nutné, aby drážky 33 zaujímaly 2 až 15 % celkové plochy dané polystyrénové desky 3. Hloubka drážky 33 se volí taková, aby vždy zůstalo 20 až 40 mm polystyrénové desky 3 neproříznuté. Většinou tato vzdálenost neproříznuté části polystyrénové desky 3 vzhledem k její lícové straně je 25 mm s tolerancí +/- 5 mm, tedy například polystyrénová deska 3 tloušťky 50 mm má drážku 33 hlubokou 25 +/- 5 mm, polystyrénová deska 3 tloušťky 100 mm má drážku 33 hlubokou 75+/-5 mm, atd.

Mezi zdivém I a izolantem tvořeným polystyrénovými deskami 3, je vrstva lepicího tmelu 2. Ze strany polystyrénové desky 3 odvrácené od zdivá i je vrstva štěrkového tmele 4 s faktorem difúzního odporu 12 až 20 s výztužnou síťovinou, na které je realizována zakončovací vrchní vrstva 5, která povrchově upravuje celou konstrukci zateplovacího systému a kterou může být například barevná pastózní omítka nebo šlechtěná minerální tenkovrstvá probarvená omítka ať již ve struktuře rýhované nebo stejnozrnné. Jedná se o vrstvu s povrchovou úpravou odolnou povětrnostním podmínkám.

K difúzi vodních par konstrukcí dochází pokud jsou dvě prostředí s různým parciálním tlakem vodních par oddělena materiály, jejichž póry jsou větší než střední volná dráha molekul vodní páry. Při okrajových teplotních podmínkách daných výpočtem pro posouzení konstrukce, zpravidla teplota vnitřního prostředí okolo plus 20 °C a vnější prostředí minus 15 °C, dochází k difú45 zi vodních par směrem z vnitřního prostředí do vnějšího. Jelikož v konstrukci uvedeným směrem dochází k postupnému poklesu teploty, snižuje se i teoretická hodnota parciálního tlaku nasycených vodních par. Aby nedocházelo ke kondenzaci vodní páry uvnitř konstrukce je tedy nutné, aby se postupně snižovala také skutečná hodnota parciálního tlaku vodních par difunduj ících

-3 CZ 15577 Ul danou konstrukcí. K tomu dochází tehdy pokud je difundující vodní páře ve směru difúzního toku kladen postupně se snižující difúzní odpor, tedy v praxi to znamená, že jsou použity jednotlivé vrstvy s postupně se snižujícím difuzním odporem.

Při realizaci zateplovacího systému podle uvedeného řešení jsou součástí systému i kotvicí prvky, zakládací, rohové, ukončovací výstužné lišty, profily a hmoždinky.

Při použití lepicího tmelu 2 se tento lepicí tmel 2 smíchá s vodou, bez jakýchkoli přísad a nanese se na polystyrénovou desku 3 bodově uprostřed této polystyrénové desky 3 a po jejím obvodu desky v nepřerušeném pásu šíře minimálně 5 cm. Polystyrénové desky 3 se slepí beze spár, přičemž na boční hrany se nesmí tmel nanášet. Po přilepení desky se zhruba za 24 až 48 hodin osadí ío hmoždinky v počtu podle charakteru podkladu 2 až 5 na 1 desku. Poté se aplikuje výztužná vrstva, tedy štěrkový tmel 4 s výztužnou síťovinou, a to tak, že síťovina je zastěrkována do předem naneseného štěrkového tmelu. Síťovina se uloží s přesahem 100 mm, v oblastech s rizikem nárazů a v rozích a na hranách nejméně 200 mm. Okrajová výztuž je zabudována před přetažením síťovinou. Po vyschnutí a vyzrání štěrkového tmelu, což trvá podle povětrnostních podmínek cca 5 dnů, se může začít s nanášením neředěného podkladního nátěru pro omítku. Omítka se rozmíchá čistou vodou do konzistence potřebné k nanášení ocelovým nerez hladítkem. Materiál se natahuje v síle zrna a umělohmotným hladítkem se uhlazuje. U dvoubarevných provedení se použije pro oddělení barev nalepovací páska. Na přání je možné provést na počítači výpočty vhodné tloušťky tepelné izolace.

Úpravou fasádního polystyrenu, tedy polystyrénových desek 3, vytvořením podélných drážek 33, lze některé důležité vlastnosti ovlivnit. V následujícím popise je uvedeno srovnání nového řešení s řešeními stávajícími. Pro posouzení byly vybrány tři základní skladby vnějšího kontaktního zateplovacího systému s rozdílnými typy izolantu, a to fasádní stabilizovaný polystyren s faktorem difúzního odporu μ = 50, označený jako A, fasádní stabilizovaný polystyren příčně děrova25 ný, tedy nové řešení, označené jako B, kde byl vzat faktor difúzního odporu o velikosti μ = 10 a konečně izolant tvořený deskami z minerálních vláken s faktorem difúzního odporu μ - 1,4, označený jako C. Ve všech případech pak byl jako štěrkový tmel vzat v úvahu speciální tmel Terra-clima, jehož faktor difúzního odporu je μ = 12 a jako zakončovací vrchní vrstva 5 se uvažuje minerální šlechtěná omítka Weber.min s faktorem difúzního odporu μ = 18. Jako obvodové zdivo se uvažuje těchto pět typů:

- cihla plná pálená - omítky vápenocementové, tloušťka interiéru 15 mm, tloušťka exteriéru 20 mm;

- cihelný termický blok - omítky vápenocementové, tloušťka interiéru 15 mm, tloušťka exteriéru 20 mm;

- plynosilikátové tvárnice - interiér omítka štěrková, tloušťka 2 mm, exteriér bez omítky;

- cihla CDm - omítky vápenocementové, tloušťka interiéru 15 mm, tloušťka exteriéru 20 mm;

- škvárobetonová tvárnice - omítky vápenocementové, tloušťka interiéru 15 mm, tloušťka exteriéru 20 mm.

-4CZ 15577 Ul

Z posouzení jednotlivých skladeb při použití na základní konstrukce byla vytvořena následující tabulka:

	tloušťka konstrukce	tloušťka izolantu	bez zateplení	skladba A	skladba B	skladba C
mm	mm	součinitel prostupu tepla
plná cihla	450	140	1,42	0,26/0,001	0,23	0,28/0,003
300	160	1,89	0,27/0,002	0,24	0,26/0,015
cihelně termický blok na obyčejnou maltu	365	120	0,55	0,20/0,010	0,19	0,19/0,013
300	140	0,66	0,21/0,010	0,20	0,20/0,015
plynosilikát r = 600 kg/m2 - přesně zděný	300	140	0,64	0,21/0,004	0,19	0,20/0,016
240	140	0,84	0,22/0,005	0,20/0,003	0,21/0,026
cihla CDm	375	160	1,46	0,23/0,005	0,21	0,22/0,012
Škvárobetonová tvárnice	450	160	1,54	0,23/0,003	0,21	0,22/0,006
300	160	1,90	0,24/0,003	0,22/0,001	0,23/0,014

Ve sloupcích skladba A, B, C je uveden výsledný součinitel prostupu tepla. Pokud následuje lomítko, je za ním uvedeno množství zkondenzované vodní páry Gk v průběhu modelového roku, kdy maximální přípustná hodnota je 0,1 kg/m².a, přičemž po skončení modelového rokuje vždy kondenzační zóna suchá. V případě že je součinitel prostupu tepla uveden typem tučně a kurzívou, pak v uvedené skladbě ke kondenzaci nedochází.

Z uvedené tabulky je tedy zřejmé, že při použití skladby B ve většině běžných typů obvodových ío konstrukcí nedochází v konstrukci, na rozdíl od ostatních typů zateplení, ke kondenzaci vodních par. Výjimkou jsou obvodové stěny s nižší tloušťkou, např. plynosilikát 240 cm, škvárobetonová tvárnice 300 cm. Vypočtené hodnoty součinitele prostupu tepla u samotných konstrukcí bez zateplení byly vždy vyšší než požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla dle ČSN 73 0540 (U„ = 0,38 W/m² K). Záměrem je ovšem dosáhnout zateplením hodnot normou doporučených, to je u těžkých konstrukcí s plošnou hmotností nad 100 kg U_n = 0,25 W/m² K a u lehkých konstrukcí do 100 kg/m², což jsou zpravidla sendvičové konstrukce na bázi dřeva, U_n = 0,20 W/m²-K.

Obecně lze říci, že v případě, kdy v zateplené konstrukci dochází ke kondenzaci vodní páry, samozřejmě pouze v povoleném maximálním množství, je třeba splnit požadavek na posouzení, zda vlhkost zkondenzovaná v konstrukci neovlivní uvažované vlastnosti této konstrukce nebo přímo neohrozí její životnost a funkci. Toto posouzení provádí projektant na základě známých vlastností použitých materiálů a platných norem. Zvláště při provádění vnějšího kontaktního zateplovacího systému u rekonstrukcí objektů bez odstranění stávající povrchové úpravy, tedy vnějších omítek, není možno vyloučit, že v konstrukci se nacházejí byť jednotlivě a místně materiály, u nichž je nutné přítomnost zkondenzované vlhkosti zcela vyloučit. Na uvedených příkla25 dech konstrukcí z dříve nebo i dnes velmi často používaných materiálů bude vhodnou skladbou vnějšího kontaktního zateplovacího systému dosaženo vyloučení kondenzace vodní páry uvnitř konstrukce i přesto, že v konstrukci samotné bez jejího zateplení při posouzení dle ČSN 73 0540 ke kondenzaci dochází - viz tabulka.

Průmyslová využitelnost

Uvedený zateplovací systém pro obvodové zdivo lze s výhodou použít ke zlepšení tepelné ochrany u novostaveb, stávajících budov a renovací. Je vhodný pro zdi z dutých i plných cihel, smíšené zdivo, lehčený a podhledový beton.

Claims (3)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Zateplovací systém obvodového zdivá sestávající z tepelného izolantu ve formě polystyrénových desek (3) opatřených na jedné své ploše vrstvou lepicího tmelu (2) pro aplikaci na obvodové zdivo (1) a na druhé ploše štěrkovým tmelem (4) s výztužnou síťovinou, na které je realizo5 vána zakončovací vrchní vrstva (5), vyznačující se tím, že polystyrénové desky (3) tepelného izolantu jsou opatřeny po celé své délce podélnými, navzájem rovnoběžně uspořádanými drážkami (33), vytvořenými z rubové strany polystyrénové desky (3), kde šířka těchto podélných drážek (33) leží v rozmezí 1 až 3 mm a jejich hloubka je stanovena tak, že dno drážek (33) končí minimálně 20 mm a maximálně 40 mm od lícové strany polystyrénové desky (3), přiío čemž drážky (33) zaujímají 2 až 15 % celkové plochy dané polystyrénové desky (3).

2. Zateplovací systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že šířka drážek (33) je 2 mm a jejich osová vzdálenost je 30 až 50 mm.

3. Zateplovací systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že faktor difuzního odporu štěrkového tmelu (4) je v rozmezí 12 až 20.