› Home › Poradenství, články › Zateplování fasády

Zateplování fasády

Porovnávací test tepelných izolací

30. 6. 2022

Jak je již jistě zřejmé, chceme-li mít doma tepelnou pohodu a zároveň při stále zvyšujících se cenách za energie neutratit všechny své peníze za topení, je potřeba dům zateplit. K zateplení domů se používá celá řada tepelných izolací (např. polystyren, minerální vata, apod.) nebo zdivo s funkcí izolantu (pórobeton, cihlové skořepinové zdivo, apod.).

Každý tepelný izolant má celou řadu lepších či horších vlastností. Mezi základní vlastnosti patří tepelná vodivost, vzduchová neprůzvučnost, hořlavost, akumulace tepla, pevnost, nasákavost, odolnost proti UV záření, snadnost a rychlost montáže, hmotnost a v neposlední řadě cena. Žádný izolant není univerzální a vždy je potřeba při jeho výběru zohlednit to, kde a jak bude izolant použit a kolik jsme ochotní za něj zaplatit (tzn. návratnost).

Izolanty EPS a vata

Většina izolací funguje na principu vzduchové izolace, kdy hlavním izolantem je všudypřítomný vzduch, který je uzavřený ve struktuře izolantu (např. polystyren, minerální vata, aerogel) a je tak omezeno vedení a proudění tepla. V případě šedého polystyrenu či reflexních fólií je díky reflexi omezena i třetí složka tepla a tím je sálání. Všechny tyto izolace se tak svou tepelnou vodivostí přibližují k vodivosti respektive izolaci samotného vzduchu.

Pokud chceme získat vlastnosti lepší než je vodivost vzduchu lambda 0,026 (při 20 °C), je potřeba nahradit vzduch plynem lepších vlastností, případně vzduch odčerpat a získat vlastnosti vakua. Plyny jako Argon či Xenon se používají např. v oknech, která tak získávají mnohem lepší tepelněizolační vlastnosti. Princip vakua je uplatněn například v některých termoskách, které díky tomu udrží vnitřní teplotu mnohem déle. Mezi stavební izolace, které využívají vlastností vakua patří vakuová izolace, která dosahuje skvělých hodnot lambda 0,007, naproti tomu např. bílý polystyren jen 0,039 (je tak skoro 6x horší). Tzn. 3 cm této izolace nahradí 18 cm bílého polystyrenu.

Řez třívrstvým sklem a termoskou

Energoporadci jsou schopni na základě změřených vlastností izolantů poměrně přesně spočítat, jak se který izolant za předem stanovených teplot bude chovat a jakou spotřebu bude budova mít. K výpočtu potřebují znát i průměrné roční teploty oblasti, kde dům bude stát a jak bude používán. Při stavbě je nutno dodržet technologickou kázeň, aby se zabránilo tepelným mostům a zvýšené infiltraci vzduchu (netěsnost obálky domu).

Vzduchotěsná páska

Zda se vše podařilo spočítat, vyprojektovat a postavit správně pak jednoduše poznáte podle spotřebované energie (účtu za energie). Pokud však některým technologiím (či hodnotám izolací) nedůvěřujete nebo se chcete o dané izolaci dozvědět jen více, nezbývá, než si to ověřit testem (experimentem). Místo počítání provedeme měření a výsledky porovnáme.

Rozhodli jsme se, že izolace podrobíme měření a tím našim čtenářům lépe ukážeme, jak si která izolace vede v různých podmínkách. Nejsme akreditovaná laboratoř s potřebným měřícím zařízením. Náš pokus tedy musí být jednak jednoduchý, realizovatelný v „domácích“ podmínkách, ale dostatečně průkazný, měřitelný a porovnatelný.

Ke kýženému výsledku, který si klade za cíl porovnat různé druhy izolací mezi sebou, však nevedla úplně jednoduchá cesta. Při testu bylo potřeba zajistit prostředí respektující přírodních zákony, aby nedocházelo ke zkreslování výsledků u různých typů izolací. Jako testovací izolanty byly zvoleny:

- běžný bílý fasádní polystyren 70F, tl. 40 mm, lambda 0,039;

- šedý fasádní polystyren 70F, tl. 30 mm, lambda 0,032,

- minerální fasádní izolace tl. 30 mm, lambda 0,037 a

- vícevrstvá reflexní fólie Superfoil SF40, tl. 65 mm (dle výrobce), lambda 0,028.

Vícevrstvá reflexní fólie Superfoil

Proč tyto izolanty?

Bílý polystyrén je nejběžnější a zároveň cenově nejdostupnější tepelná izolace. Sourozencem bílého polystyrenu je polystyren šedý, kde je rozdíl pouze v příměsi grafitu, který by měl díky reflexi grafitu ještě zlepšit tepelněizolační vlastnosti běžného polystyrenu. Prokáže se to?

Přímým konkurentem polystyrenu je při běžném zateplovaní domů minerální izolace, která je sice dražší, ale má jiné přednosti (má větší měrnou tepelnou kapacitu (akumulaci), je paropropustná, nehořlavá a zároveň vykazuje lepší zvukovou neprovzdušnost).

Vyzyvatelem těchto standardních izolací je vícevrstvá reflexní fólie Superfoil SF40, která by díky reflexi měla dosahovat lambdy 0,028 a při tloušťce 65 mm by měla ostatní boxy doslova deklasovat (výpočtově by měla být 3x lepší).

1. Experiment – „termoska“

K prvnímu experimentu nás inspirovala klasická termoska. Tento experiment se zdál jednoduchý, lehce realizovatelný a porovnatelný. Princip spočíval v tom, že se vytvoří box z izolantu, který bude simulovat termosku a do něj se vloží ohřátá voda o určité hmotnosti a teplotě. Box, ve kterém ohřátá voda vychladne nejrychleji, bude mít nejhorší tepelně izolační vlastnosti. Jak se později ukázalo, měl tento test mnoho úskalí a výsledky testu byly nepoužitelné.

Průběh testu a vytvoření termoboxů:

Byly vytvořeny 4 boxy o vnějších rozměrech 35 x 35 x 53 cm z výše vyjmenovaných izolantů. Stěny a dno boxů jsou slepeny PU pěnou, v případě reflexní fólie je použita ke slepení systémová reflexní páska. Víka boxů, kvůli snadnému a opakovatelnému přístupu, lepena nejsou. Jsou však zatížena a případné netěsnosti jsou sníženy na minimum. Víko z reflexní fólie zatížit nelze a musí se přelepovat.

Výstavba boxů + hotové boxy

Do vytvořených boxů byla vložena sklenice horké vody s hmotností kapaliny 672 g. Max. teplota kapaliny se mírně lišila (vstupní teplota byla okolo 60 °C). Ke každé sklenici bylo z venkovní strany přilepeno lepící páskou teplotní čidlo, které každé 3 sekundy zaznamenávalo teplotu.

Čidlo na sklenici a sklenice v boxu

Postup měření byl stanoven tak, že teplota se nechá v boxech ustálit a poté se vezme společná teplota (v našem případě 42 °C) a bude se sledovat, za jak dlouho tato teplota klesne k 27 °C.

V danou chvíli (42 °C) je v každé sklenici stejné množství energie a současně je již ohřátý i vzduch uvnitř boxu. Předpokládali jsme, že teplota vody v boxu s horším izolantem bude klesat rychleji, než v boxu s izolantem lepším. Od tohoto testu jsme neočekávali příliš přesné výsledky, ale test měl jednoznačně reflektovat kvalitu tepelněizolačního materiálu.

Měření poklesu teploty uvnitř boxu

Graf poklesu teplot za 2 hodiny a 18 minut

Závěr testu:

Ukázalo se, že pokles teploty vody byl u všech boxů prakticky totožný. Vyvodili jsme z toho, že tímto způsobem kvalitu izolace nelze určit a ani změřit. Uvolňované teplo sklenicí bylo zřejmě na box příliš malé a na výsledek testování měla evidentně vliv i role samotné měrné tepelné kapacity izolantu (akumulace izolantu).

2. Experiment – „dům“

Zadáním druhého testu bylo simulovat zateplený dům, ve kterém se topí na stále stejnou teplotu. Při návrhu tepelné obálky domu se obvykle počítá s výpočtovou teplotou venku (-12 °C, popř. -15 °C) a vevnitř (+20 °C). Rozdíl je tedy 32 °C, respektive 35 °C. Stejný teplotní rozdíl byl stanoven i pro náš experiment. K okolní venkovní teplotě boxů cca 10 °C, bylo přičteno 34 °C. V testu je tedy počítáno s vnitřní teplotou 44 °C a venkovní 10 °C. Boxy budou několik hodin pomocí termostatu kontinuálně vyhřívány (průmyslovou) žárovkou na teplotu 43−44 °C a spotřebovaná energie bude měřena wattmetrem.

Kvůli rozdílným měrným tepelným kapacitám izolantům proběhne nejdříve hodinové nahřívání na finální teplotu. Až se izolanty plně nahřejí, začne oficiální měření. Výsledkem bude číselná hodnota, která nám ukáže, kolik se v boxech protopí energie na udržení stanovené teploty. Naměřená hodnota by tak měla přesně ukázat, jak který izolant dobře izoluje a to bez vlivů akumulace.

Průběh testu:

Byly zakoupeny potřebné měřící přístroje, se kterými nejprve proběhlo několik zkoušek, aby se ostré testy obešly bez komplikací.

Výpis měřidel a topidel:

1) Zásuvkový termostat Renkforce UT300, -40 až 99 °C s externím čidlem

2) Digitální Wattmetr Hutermann PM6 (měřič spotřeby energie)

3) Průmyslové žárovky (40W a 60W)

Měřidla a doplňky pro druhý test izolací

Žárovky v boxu a testování wattmetru

Při tepelném nátopu boxů se ihned ukázalo, jak který izolant akumuluje. Zatímco u polystyrenových boxů šla teplota velmi rychle nahoru, tak u minerální vaty už toto tempo bylo pomalejší, ale rozdíl nebyl dramatický. Velkým překvapením byl box z reflexní fólie, který při nátopu teplo doslova hltal a teplota stoupala velmi pomalu. Byla proto do tohoto boxu dána silnější žárovka, aby byl nátop rychlejší a v boxu byla déle finální teplota. Do boxů polystyrenu byl naopak vložen kousek tenkého plechu, který omezil časté spínaní tepelného zdroje. K vypínání/zapínání tak docházelo cca co 1min.

V případě polystyrenů sice dochází k rychlému nahřátí, ale i k rychlému vychladnutí vzduchu (tento jev bývá např. u dřevostaveb, které nemají tak velkou akumulační hmotu jako masivní zděné stavby).

Naměřené výsledky byly na rozdíl od prvního testu „termoska“ rozdílné a tím pádem i průkaznější. Opakování testů ve více dnech prokázalo stejné výsledky měření. Z naměřených hodnot tak dokážeme přesně dopočítat hodinovou spotřebu jednotlivých boxů.

Výsledky testů ke stažení zde.

Výsledky testů - graf 1

Graf "Tepelný odpor použitých izolací" zobrazuje tepelný odpor (R) použitých izolací. R bylo dopočteno na základě deklarovaného součinitele tepelné vodivosti (λ) a použité tloušťky izolantu.

Výsledky testů - graf 2

Druhý graf zobrazuje předpokládanou hodinovou spotřebu boxu (Wh) s reálnou změřenou hodinovou spotřebu boxu (Wh). Pro výpočet předpokládané spotřeby posloužila reálná změřená data bílého EPS x poměr jednotlivých tepelených odporů izolací viz předchozí graf.

V průběhu měření jsme se zaměřili i na nepatrné netěsnosti víka boxů (zatímco stěny boxu byly slepeny pur pěnou, tak víko bylo „jen“ zatížené. U bílého EPS bylo u třetího testu víko zatíženo více (došlo k eliminaci skulinek) a výsledek byl o více jak 1Wh lepší. I nepatrné průduchy tak hrají při zateplování svou roli a je potřeba si na to dávat pozor.

Nejpracnější bylo vytvoření boxu z vícevrstvé reflexní fólie, kterou k sobě nelze tak jednoduše přilepit jako minerální desku či desku z EPS. Fólii k sobě lze jen překládat a přelepovat přes sebe originální páskou určenou k tomuto účelu. Ať už při tvorbě boxu nebo při aplikaci fólie na stavbě tak dochází v místě napojování fólie k tepelným mostům, kde může teplo snadněji unikat.

Při stavbě boxu jsme se snažili tuto slabinu reflexní fólie co nejvíce eliminovat a fólii k sobě co nejtěsněji spojit a pásku co nejlépe přilepit.

Důkladné lepení víka u boxu s izolací Superfoil

V jednom z testů jsme víko velmi důkladně na 2 x olepili páskou a maximálně tak omezili případný únik tepla. Výsledek testu ukázal zlepšení a vliv spojů u této fólie rozhodně není nezanedbatelný.

Abychom zjistili skutečné vlastnosti tohoto materiálu bez nežádoucích vlivů spojů (i když na stavbě vždy spoje a jiné prostupy budou), udělali jsme 3. speciální test pro tuto fólii. Použili jsme box z bílého polystyrenu a větší kus reflexní fólie, coby víko. Toto víko jsme podpěnili pur pěnou. Box tak nemá spoje ani přelepy páskou. Nyní je tak měřen čistý izolant.

Box s pěnou, box s novým víkem

Výsledkem tedy může být hodnota horší, jak test s polystyrenovým víkem, stejná nebo lepší.

Ukázalo se, že naměřená hodnota byla naprosto stejná, jako když bylo použito víko z polystyrenu. Materiál má tedy stejné vlastnosti jako bílý polystyren tloušťky 4 cm, ale ve finále je materiál díky spojům horší.

V případě našeho boxu spoje zhoršily výsledek o 6,7 Wh čili o 26,5 %.

Ani bez problematických spojů se tepelněizolační vlastnosti Superfoil SF40 k deklarovaným hodnotám zdaleka nepřiblížily a dosáhly tak mnohem horšího výsledku, než bylo očekáváno. Ostatní izolanty mezi sebou měly také odchylky oproti očekávání, ale rozdíly nebyly tak propastné. (Vyjádření dodavatele fólií Superfoil zde.)

Jak to tedy celé dopadlo?

Vyhrál bílý polystyren o 26,5% oproti největšímu favoritovi folii Superfoil*. Na třetím místě skončil EPS šedý s o 35,4% horší výsledkem než klasický bílý EPS (při dané tloušťce).

Přehled absolutní spotřeby:

1. EPS bílý 40mm, 0,039 --> 20,02 Wh - nejnižší spotřeba
2. Superfoil 65mm, 0,028 --> 25,33 Wh – horší o 26,5% *(eliminací tepel. mostů spotřeba 20,02 Wh)
3. EPS šedý 30mm, 0,032 --> 27,11 Wh – horší o 36,4%
4. Minerální vlákno 30mm, 0,037 --> 33,33 Wh – horší o 66,4%

Předpoklad byl, že vzhledem k deklarovaným parametrům, jednoznačně vyhraje Superfoil SF 40 65mm, který měl dosáhnout až cca 3x lepší výsledek než ostatní izolace (na základě R), což se nepotvrdilo. Superfoil měl mít 2,3x nižší spotřebu oproti bílému, ale reálně mělo výsledek o 26,5% (vyšší) horší. U šedého polystyrenu byl předpoklad o 6% horší spotřeba (na základě R) a reálně byla horší ještě o 28%, u minerální izolace měla být spotřeba horší o 19% (na základě R), ale reálně byla horší ještě o 40%.

Výsledky testů izolací si můžete stáhnout zde.

Naměřená data bychom rádi konzultovali s dalšími odborníky,
kteří by nám pomohli lépe interpretovat data a pomoci zlepšit metodiku testování a měření.
Máte-li chuť, kontaktujte nás na našem e-mailu info@izolace-info.cz nebo napište přes formulář.

Ačkoli jsme prováděli testy s nejlepší vědomím a svědomím, přesto jsme dostali několik rad, jak příští test provézt lépe. Stále je naším cílem jednoduchým způsobem ukázat, jak se izolace chovají za určitých podmínek a co nejobjektivněji porovnat (změřit) jejich tepelněizolační vlastnosti. Je na každém čtenáři, jak změřená data vyhodnotí. Pro větší objektivnost níže uvádíme i komentáře několika odborníků, zástupců dodavatelů a výrobců.

Pro příští test izolací chceme zlepšit následující:

- U malého boxu může dojít k větší relevantní chybě měření, která je dána větším vlivem netěsností a teplotním vazbám (kouty a rohy). Zvětšíme měřený box.
- Budeme měřit pouze jednu stranu izolace (omezení vlivu koutů)
- Box bude dokonale utěsněn (vzduchotěsnost)
- Pro lepší ilustraci budou používány stejné tloušťky izolací
- Otestovat stejnou izolaci o více tloušťkách (např. 5 a 10 cm)
- Prodloužit dobu nahřívání boxu
- Preferovat konstantní zdroj tepla (např. pomocí stmívače)
- Lepší rovnoměrnější distribuci tepla (např. odstíněním stínítkem)

Fotografie z průběhu testování

Superfoil SF 40

Okraj vícevrstvé fólie Superfoil SF 40 a řez touto fólií

Superfoil SF 40

Ani v nejnačechranějším místě nemá fólie SF 40 uváděných 65 mm

Superfoil SF 40

Příprava boxu

Superfoil SF 40

Příprava boxu. Aby měl box patřičné rozměry, bylo nutné vytvořit subtilní dřevěnou kostru, kterou fólie obalí.

Superfoil SF 40

Samotná vícevrstvá fólie se skládá z 37 vrstev, které se pravidelně střídají - hliníková vysoce odrazivá fólie, vrstva fólie z PE pěny a silnější textilní vrstva.

Superfoil SF 40

Samotná vícevrstvá fólie se skládá z 37 vrstev, které se pravidelně střídají - hliníková vysoce odrazivá fólie, vrstva fólie z PE pěny a silnější textilní vrstva.

Superfoil SF 40

Samotná vícevrstvá fólie se skládá z 37 vrstev, které se pravidelně střídají - hliníková vysoce odrazivá fólie, vrstva fólie z PE pěny a silnější textilní vrstva.

Superfoil SF 40

Hotový box připravený na testování.

Bílý a šedý polystyren EPS

Příprava boxů

Bílý a šedý polystyren EPS

Příprava boxů

Desky z minerální izolace

Příprava boxu

Desky z minerální izolace

Příprava boxu

Třetí test - test víka

Víko Superfoil bylo podpěněno PU pěnou, která zcela eliminovala případné tepelné mosty.

Vyjádření výrobců, dodavatelů a odborníků k testu izolací:

Dobrý den,

děkuji za zaslání, vaše testy v zásadě nějsou špatné, jen jste nezohlednili několik věcí :

1) Velká část reálných úniků tepla je infiltrací (netěsností), proto se v domech aplikuje parozábrana, okna mají gumu na rámech, u fasády je před izolací těsná zeď, atd. aby vám vítr laicky řečeno nefoukal až dovnitř. PUR pěna takovou těsnost většinou nemá (je to jako kdyby jste si v zimě málo dopnul bundu když budete lyžovat), ale kdyby jste ty termosky obalil z venku či ze vnitř vzduchotěsnou fólií s utěsněnými spoji už by byl experiment výrazně přesnější. S ohledem na množství vody a podobné izolační schopnosti izolantů by pak ale i tak byly rozdíly malé, nicméně by to bylo výrazně přesnější.

Přečíst si celé vyjádření Ing. Karla Sedláčka ze SaintGobain (Isover)

Dobrý den,

předem mého mailu Vám poděkovat za záslužnou činnost jakou svými měřeními děláte a snažíte se tak lidem přinášet relevantní informace a i obyčejní lidé tak mohou získat informace, jaké třeba i nechápou.

Rád bych Vás upozornil na některé chyby v testu , nebo alespoň nejvýraznější , pokud test zdokonalíte, dojdete ke zcela jiným výsledkům u všech izolantů a Váš test bude mnohem objektivnější.

Během konstrukce kvádrů došlo k chybám a to:

- nebyla zohledněna akumulace materiálů, jaká výrazně ovlivňuje měření a znevýhodňuje polystyren a izofoil, toto vzniklo nevhodnými rozměry kvádru.

Přečíst si celé vyjádření Radima Sýkory, majitele společnosti Thirdsolution s.r.o. (oficiální distributor fólií Superfoil)

Vážený pane,

provedené testy jsou nesměrodatné. Mimo jiné například existuje závislost tepelné vodivosti na teplotě. Ve stavařině se sice používá konstantní tepelná vodivost, ale ta vychází z teplot okolo + 10 °C. Například minerální vata má pro teploty kolem 65 °C tepelnou vodivost o přibližně polovinu horší. Dále má váš box rohy a kouty, kde vznikají tepelné vazby – opět zde vznikají nespecifikované úniky tepla…

Přečíst si celé vyjádření Ing. Romana Šubrta (nezávislý energetický poradce Energy Consulting, o.s.)

Pokud má být srovnávací test tepelných izolaci skutečně relevantní, pak je nutné srovnávat nejen součinitel tepelné vodivosti konstrukce U (W/m.K), ale také zároveň i dobu fázového posunu konstrukce (doba v hod.). Tj. nejen kolik energie může utíkat skrz konstrukci (zejména v chladném odbobí roku), ale také zjistit za jak rychle se může konstrukce přehřívat v teplém odbobí roku, než se toto začne negativně projevovat v prostoru interiéru na jeho teplotní stabilitu. A to zejména v připadě, že tomuto nepomáhá instalované bednění v souvrství zateplení konstrukce.

Přečíst si celé vyjádření Jana Rypla (manažera aplikací JUTA a.s.)