Alternativy technologie zateplení stávající stropní konstrukce

Anotace

Práce je zaměřena na problematiku tepelných ztrát stropních konstrukcí v objektu s trámovým stropem. Práce je speciálně orientovaná na stavební úpravu stávající stropní konstrukce trámového stropu historického objektu. Řeší se zde výběr vhodného izolantu do dutiny trámového stropu a jednotlivé izolanty z hlediska jejich fyzikálních vlastností. Dále se práce zaměřuje na technologické postupy a bezpečnostní opatření jednotlivých typů izolantů. Součástí práce je i posouzení návrhu z hlediska prostupu vodní páry a nebezpečí kondenzace vody přímo v konstrukci trámového stropu. V tomto ohledu je posouzena i nutnost ochrany proti kondenzaci vodní páry. Cílem práce je nejen seznámit odbornou veřejnost s danou problematikou a vysvětlit metodiku výpočtu a návrhu, ale především upozornit na chyby prováděné v projekční, dozorové, ale i realizační fázi stavebních úprav na objektu. Dalším cílem je porovnání nejčastěji používaných materiálů.

Cíle práce

Jako cíl mé bakalářské práce jsem si zvolil porovnání a následný výběr nejvhodnější varianty dodatečného zateplení trámového stropu historického objektu. Mou bakalářkou práci zahájím obecným úvodem, kde budou vymezeny podmínky, za kterých lze provádět zamýšlené stavební úpravy. Zmíněny budou i informace a rozhodující kritéria dle norem a fyzikálních výpočtů.

Na počátku mé bakalářské práce uvedu větší část materiálů, více či méně vhodných pro zvolenou stropní konstrukci. Zmíněny budou jak historické, tak moderní materiály a stavebně technologické postupy. V průběhu práce pak budu na základě uvedených skutečností eliminovat některé varianty kvůli jejich specifické nevhodnosti. Výsledkem mé práce by pak měla být nejvhodnější varianta, která se nejlépe hodí pro zvolenou stropní konstrukci. Předpokládaná rozhodující kritéria jsou: ekonomické, technologické, praktické.

1 Definice zadání

Výkres a výpočet izolované plochy; Charakteristická skladba stropu

Na začátku je nutné přesně vymezit kritéria zadání, která budou rozhodující pro volbu vhodné varianty dodatečného zateplení trámové stropní konstrukce. Pro svoji práci jsem si zvolil historický objekt. Jedná se o objekt se třemi nadzemními podlažími a klasickou sedlovou střechou. Kvůli skutečnosti, že se jedná o historickou stavbu, není možná výměna původních dřevěných oken, či realizace kontaktního zateplovacího systému přímo na fasádě objektu. Proto se jako další varianta, kde ušetřit energii na vytápění, nabízí zateplení krokevního systému střechy nebo izolace podlahy půdy. Vzhledem ke skutečnosti, že půda je nevytápěná a slouží pouze jako skladový prostor, jeví se jako nejlepší varianta právě izolace podlahové konstrukce půdy (stropní konstrukce nejvyššího podlaží).

Půdní prostor se využívá jako „studený“ sklad, a proto je nutné izolaci umístit přímo do konstrukce stropu a nikoliv ji například rozprostřít na nášlapnou vrstvu půdní podlahy.

1.1 Zvolený objekt

Dále tedy uvažuji s izolovanou plochou 665,7 m² v maximální tloušťce izolantu 220 mm, kterou dovoluje dutina trámového stropu. Jako základní požadavek zde bylo stanoveno, že se půda uvede do původního stavu, aby byl zajištěn účel skladových prostor. To tedy znamená, že po aplikaci izolantu je třeba opět navrátit prkna, štěrkopískové lože a dlažbu na původní místo, a z toho vyplývá podmínka, že vrstva izolantu může mít opravdu maximální mocnost 220 mm.

Varianty zateplovacích systémů (materiály)

V této kapitole se budu zabývat vlastními izolačními materiály, které se dají použít pro izolování dutin trámového stropu. K jednotlivým materiálům uvedu základní charakteristiky, které budou později sloužit k výběru té nejvhodnější varianty pro mé zadání. Uvedu některé historické izolační materiály, kterými se dříve strop izoloval. Často se s nimi v praxi můžeme setkat jako s původní izolací, kterou je třeba odstranit a zlikvidovat před aplikací nové izolace. Dále se pak budu zabývat moderními izolacemi.

1.2 Shrnutí – obecné parametry a fyzikální vlastnosti

Závěrečná Tabulka 7 ukazuje, že některé materiály jsou buď nedostupné, nebo je jejich pořizovací cena příliš vysoká. Proto o nich v dalších krocích výběru již nebudu uvažovat. Dále vyřazuji deskové materiály, a to z důvodu nebezpečí vzniku tepelných mostů. Jejich další nevýhodou je složitá úprava při vyplňování požadovaného otvoru. Z výběru vyloučím také Climatizer, a to pro jeho chování vůči vodě a ohni. Ostatní materiály vykazují daleko lepší vlastnosti v těchto oblastech. Z těchto důvodů jsem výběr zúžil:

• PUR
• Skelnou vlnu
• Foukanou minerální izolaci

Difuze vodní páry a problém kondenzace v konstrukci

Obrázek 20: Prostupy difuzního toku Zdroj: Ing. Jiří Novák, Ph.D., Autor

Obrázek 21: Detaily uchycení parozábrany
Zdroj: http://www.pro-clima.cz/clanek/zobrazit/systemy-a-konstrukce#02; Ing. Jiří Novák, Ph.D.

Pokud tedy budeme uvažovat variantu, kdy pod izolant umístíme parozábranu s velmi vysokým difuzním odporem, vyvstane nový problém, a to s jejím ukotvením ke konstrukci tak, aby tento spoj byl naprosto těsný. Těsnost je nutná pro správnou funkci navržené skladby izolace. Pokud by se někde objevila nějaká netěsnost, mohlo by v těchto místech docházet k proudění vlhkého vzduchu, a tudíž ke kondenzaci vodní páry. Variant, jak toto spojení provést, je mnoho a existují specializované firmy, které se tímto problémem zabývají. Pro své řešení jsem navrhl tři základní varianty.

Zde je ještě potřeba uvést, že kvůli instalaci parozábrany, bude nutné demontovat celou nášlapnou vrstvu podlahy. Tím ztrácí foukaná minerální izolace výhodu. Celý technologický postup realizace izolační vrstvy bude popsán dále již pro vybrané varianty zateplovacích systémů.

1.3 Shrnutí – difuze a kondenzace vodní páry

Grafické znázornění průběhu tlaků při izolaci skelnou vlnou

Graf 6: Průběh tlaků při aplikaci skelné vlny bez parozábrany
Zdroj: Teplo 2010

Graf 7: Průběh tlaků při aplikaci skelné vlny s parozábranou,br />Zdroj: Teplo 2010

1.3.1 Čistě matematicko-fyzikální řešení

Z grafických znázornění je patrné, že pokud nebudeme před provedením izolace instalovat parozábranu, dojde v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Dle ČSN 73 0540-2 kapitola 6.1.1.¹ platí, že pro stavební konstrukci, u které by zkondenzovaná vodní pára uvnitř konstrukce M_C, v kg/(m²a) mohla ohrozit její požadovanou funkci, nesmí dojít ke kondenzaci vodní páry uvnitř konstrukce, tedy:

Vzhledem k tomu, že se v mém případě jedná o dřevěnou nosnou konstrukci, obávám se její degradace účinkem kondenzátu. Navrhuji tedy umístit do dutin parozábranu jako pojistné opatřením mých návrhů.

Dále je z výpočtu patrné, že abychom se přiblížili doporučené hranici, U = 0,2 W/(m²K), je nutné vyplnit celou dutinu izolantem. Nutnost aplikace izolantu v celé výšce dutin je způsobena snížením tepelného odporu konstrukce kvůli nosným dřevěným trámům. Veškeré výpočty jsem provedl pomocí softwaru, konkrétně pomocí programu Teplo 2010 11 podle ČSN EN ISO 13788, ČSN EN ISO 6946, ČSN 730540 a STN 730540.

1.3.2 Řešení zahrnující praxi a zkušenosti

Pokud bychom přesto uvažovali o variantě bez parozábrany, bylo by nutné uměle ještě snížit difuzní odpor konstrukce nad izolantem např. vyvrtáním otvorů po celé ploše podlahy půdy. Ovšem v tomto případě je sice možné ověřit si takovýto postup výpočtem či graficky, ale bude se jednat pouze o čistý odhad. Z mého pohledu je nutné si vybranou variantu ověřit i výpočtem či graficky. Nehledě k tomu, je velice nepravděpodobné, že by toto opatření nějak výrazněji kondenzaci zabránilo. Proto se přikláním k instalaci parozábrany do dutin stropu.

Jinou a možná nejúčinnější a nejefektivnější variantou by bylo sejmout nášlapnou vrstvou i se štěrkopískovým podsypem a parozábranu rozprostřít na obnažená prkna. Tepelná izolace by pak byla rozprostřena na parozábranu v souvislé vrstvě a bez tepelných mostů, které zapříčiňují dřevěné trámy v konstrukci stropu. To je ovšem možné v případě, že půda nebude používána a bude zde pouze rozprostřena izolace. Pokud požaduji zachování funkce půdního prostoru a jeho dalšího využívání, bylo by nutné vytvořit tzv. falešný strop. To znamená - rozestavit na parozábranu trámy o požadované výšce, izolantem vyplnit mezery mezi nimi a následně vše zakrýt prkny nebo deskovým materiálem (např. OSB deskami).

2 Ekonomické hledisko

V této kapitole se budu zabývat otázkou rozpočtu. Finance jsou nedílnou součástí každého projektu a v dnešní době je čím dál méně zákazníků, kteří jsou ochotni připlatit za kvalitnější zboží nebo lépe provedenou práci.

2.1 Rozpočet

Rozpočet pro zateplení trámového stropu se skládá z těchto položek:

• přesun materiálu
• přípravné práce
  
  • příprava (vyčištění prostoru, přesun materiálu do podkroví, …)
  • tesařská příprava (demontáž nášlapné vrstvy, odklopení prken)
  • sanace nosné konstrukce (impregnace, postřik proti plísním, škůdcům) – pokud je třeba
• montážní práce
  
  • montáž parozábrany
  • aplikace tepelné izolace
• dokončovací práce
  
  • tesařské práce (zaklopení otvorů)
  • závěrečné práce (navrácení nášlapné vrstvy)
  • úklidové práce

Všechny tyto položky se mohou lišit dle různých firem, které izolaci provádí. Pro přehlednost a srovnání proto uvedu ceny pouze za vlastní aplikaci izolace vč. materiálu a budu uvažovat, že ostatní ceny jsou ve všech případech shodné.

Závěr

Jako cíl mé bakalářské práce jsem si určil zvolit nejlepší variantu dodatečné teplené izolace trámového stropu na mnou zvoleném objektu zámek Černá Hora. Během své práce jsem uvedl zástupce historických i moderních izolantů. Zmínil jsem i o různých technologických postupech. Během vypracování tohoto dokumentu jsem došel k závěru, že nelze vybrat jednu nejvhodnější variantu a vyhovět všem stanoveným podmínkám, které jsem si určil. Jako ideální varianta se jeví ta, kdy se sejme pouze nášlapná vrstva podlahy a obnaží se vrchní vrstva prken. Na tu se poté rozprostře v celé ploše parozábrana a na ni se volně nanese izolant. Druh izolantu je spíše otázka finanční a v tom případě bych volil variantu izolace foukanou minerální vatou. Ovšem v tomto případě není zajištěna původní funkce půdy jako studeného skladu.

Pokud bychom chtěli funkci půdního prostoru zachovat, nabízí se lehká obměna výše zmíněného řešení, a to vytvoření tzv. falešného stropu. To znamená, že na obnažená prkna by se rozprostřela parozábrana a na tu by se následně rozmístily trámy. V ideálnějším případě bych volil speciální systém firmy Isover, a to systém Isover STEPcross, kde i nosné prvky jsou z izolačního materiálu a dochází tak k vytvoření souvislé vrstvy parozábrany i tepelné izolace. Toto řešení je však velice drahé.

V případě, že tedy budeme uskutečňovat původní záměr, a to umístění izolace v dutinách trámového stropu, naskýtají se mi dvě základní cesty. Problémem je tedy parozábrana. Pokud parozábranu do konstrukce neumístíme, musíme zajistit, aby byla konstrukce stropu minimálně difuzně neuzavřená a vzniklá zkondenzovaná voda se mohla odpařovat. Tím ovšem ohrožujeme životnost nosné dřevěné konstrukce stropu. Na základě této skutečnosti se tedy přikláním k variantě finančně i technicky náročnější, a to k umístění parozábrany pod izolant. Za těchto okolností tedy zbývá poslední rozhodnutí, a to je výběr vlastního izolačního materiálu. V tomto případě bych vyloučil minerální nebo skelnou vlnu. Z těchto důvodů: dlouhá doba pokládky, náročnost profilování izolantu v geometricky složitějších prostorech, nutnost ručního transportu izolantů interiérem budovy. Zbývá tedy rozhodnout, zda zvolit minerální foukanou izolaci nebo PUR pěnu. Co se týče fyzikálních vlastností, jsou tyto materiály velice podobné. I když vidím výhodu PUR pěny např. v pevnějším výsledném stavu, který lépe odolává mechanickému namáhání, přiklonil bych se spíše k variantě foukané minerální izolace, a to hlavně z finančního hlediska, které je očividné.

Poznámka

¹ ČSN 73 0540-2. Tepelná ochrana budov. Část 2: Funkční požadavky. Praha: ÚNMZ, Říjen 2011. 21 s. Třídicí znak 730540.... Zpět