Fenomén vnitřního zateplení u historických staveb, jeho výhody a nevýhody

Principy vnitřního zateplení

Vnitřní zateplení je vždy „plán B“, pokud řešíme tepelné ztráty zdivem a požadavek na zvýšení tepelného odporu. V minulosti existovalo jen vnitřní zateplení s nutností montáže tzv. parozábrany. Jednalo se tedy o uzavřený systém, který nepropouštěl ani kapalnou vodu, ani vzduch nesoucí vodní páru. Proveditelnost montáže souvrství takového systému byla velmi problematická. Montáž vlastního tepelného izolantu na zdivo nebyla problém. Udržení dokonalého oddělení izolantu (a obvodového zdiva za ním) od vnitřního teplého mikroklimatu vytápěné místnosti už ano. Většinou se jednalo o skladby:

Celoplošně lepené polystyrenové desky na dokonalý sraz, případně s prolepením spár. Na povrchu tenkovrstvá omítka ztužená perlinkou

Problém tkvěl v celoplošném nalepení a utěsnění spár. Požadavek na utěsnění spár je jasný, spárami by procházel vzduch nesoucí vodní páru. Celoplošné nalepení znamená absenci dutin za izolantem. Pokud by se v dutině objevil kondenzát (z oné vodní páry), bude dutinou stékat a vytvoří nehomogenitu v rozložení vlhkosti v ploše. Na stavbě se většinou setkáme s polystyrenovými deskami nalepenými bodově/obvodově na omítce, a v dutinách černé kolonie plísní.

Minerální vata kotvená ke zdivu, krytá parotěsnou fólií a obkladovou deskou

Minerální vata je materiál propustný pro vodu i pro vzduch s vodní párou. Tento izolant vždy obsahuje dutiny (ty právě tvoří jeho izolační schopnost) vyplněné vzduchem. Funkce takové tepelné izolace na vnitřním líci záleží na parotěsnosti fólie. Pokud netěsní, vniká vzduch do izolantu, voda kondenzuje a stéká po izolantu k podlaze. Montáž fólie bez perforace, zvláště po následné montáži obkladových desek, je teoreticky možná, prakticky neproveditelná. Ve stavbách potkáváme obklady s tepelnou izolací vzadu, vypouštějící na podlahu louže kondenzované vody. Perforace fólie nebo její odlepení na okrajích je pravidlem. Řešení tepelných mostů na sousedících konstrukcích zhola nemožné.

Před rokem 2010 platilo železné pravidlo: než vnitřní zateplení, raději žádné!

Myšlenka difuzně otevřeného, kapilárně aktivního (nasákavého) interiérového zateplovacího systému narážela dlouho na aplikaci uvedeného pravidla. Až laboratorní certifikace otevřeného zateplovacího systému za velmi tvrdých podmínek, imitace zimních mrazů laboratorním podchlazováním vnějšího líce a posléze mírným nahříváním jako chladným létem prokázala, že výpočty prováděné dle Glaserovy rovnice odrážejí reálné chování kapilárně aktivních a difuzně otevřených izolantů a jejich souvrství.

Jak fungují tyto otevřené systémy? Jak již bylo napsáno výše, provedení difuzně uzavřeného souvrství je prakticky nemožné. Proto otevřený systém naopak nechává vzduch včetně vodní páry pronikat souvrstvím. Někde ve skladbě se vodní pára setká s teplotou rosného bodu a část vodní páry se změní v kapalnou vodu – kondenzát. A nyní se uplatní druhá základní vlastnost „otevřeného“ systému: kapilární aktivita – tedy vysoká nasákavost. Kondenzát je z místa kondenzace roznesen do celé hmoty izolantu, jeho povrchové úpravy (omítky) i lepidla a jeho podkladu (lícové omítky a zdiva). Podmínkou tedy je, že vše v systému musí být vysoce nasákavé. Po zimním období, kdy se tvoří a akumuluje kondenzát, přijde období teplé a letní. Během letního období dochází k odpařování vlhkosti z povrchu zateplovacího systému a rychlému přivádění vody z hloubky souvrství kapilárami k povrchu. Aby byl systém trvale udržitelný, musí se během letního období odpařit veškerý zimní kondenzát, beze zbytku. Úkolem výpočtu je tedy stanovit maximálně nepříznivé podmínky: velmi studené zimy, kdy teplota setrvává po celou zimu na nejchladnější teplotě, a velmi chladná léta, kdy teplota nepřekračuje celé léto nepříznivě nízkou teplotu. Pokud výpočet Glaserovou metodou potvrdí, že i při takto nepříznivé konstelaci dojde k odparu kondenzátu, je možné vnitřní zateplovací systém v této skladbě naprojektovat a instalovat.

Dříve norma ČSN 730540 stanovovala maximální množství kondenzátu za zimu na m² plochy zdiva. Nyní pouze stanoví, že veškerý zimní kondenzát se musí prokazatelně odpařit v letním období.

Materiály pro kapilárně aktivní a difuzně otevřené zateplení jsou na několika různých bázích

Obr. 1: Kalciumsilikátové desky v uspořádání na vnitřním koutě místnosti

Kalciumsilikátové desky (lepené minerálním lepidlem a převrstvené minerální tenkovrstvou omítkou)

CaSiO₃ desky jsou extrémně nasákavé a trvale alkalické. Původně se používaly jen jako izolanty mezi keramickými tělesy pecí (metalurgických, keramických) a kovovým pláštěm. Jejich λ (součinitel tepelné vodivosti) se pohybuje nad 0,06 W/(m.K), což neposkytuje příliš velký tepelný odpor. Navíc jsou desky těžší a jejich montáž je proto obtížnější. Jejich největší výhodou je schopnost pojmout desítky litrů kondenzátu na 1 m². S výhodou se tedy používají tam, kde se vzduchem nešíří jen vodní pára, ale i vodní mlha, a kde je nutno zabránit růstu plísní na povrchu konstrukcí – například ve velkokuchyních na betonových stropech, ve vlhkých provozech potravinářských výrob, ve wellness prostorách apod. Materiál je nehořlavý, dostupný v omezené škále tlouštěk. Na podhledy se musí kotvit mechanicky.

Obr. 2: Lepení kalciumsilikátových desek na sraz metodou buttering-floating

Obr. 3: Uspořádání kalciumsilikátových desek kolem okna

Tepelněizolační omítky

Omítky, které místo/vedle písku obsahují jako plnivo tepelně izolující hmoty jako experlit, pemzu, expandovaný jíl mají výrazně vyšší tepelný odpor než omítky běžné. Ovšem i tepelný odpor těchto hmot není valný: zpravidla nad λ = 0,08 W/(m.K). Ke zlepšení tepelného odporu by bylo třeba tlouštěk mnoha cm, což není prakticky reálné s velmi lehkou maltou (často po vyzrání velmi křehkou) dosáhnout a trvale provozovat. Tepelněizolační omítkou proto lze vylepšit sanační souvrství a zajistit povrch zdiva proti kondenzaci, v lepším případě i proti růstu plísní. Výhodou je možnost přizpůsobení tloušťky a nehořlavost.

Desky lisované z termicky upravené celulózy

Desky, které ve výrobě procházejí procesem „karamelizace“ celulózy, postrádají jinak typickou nevýhodu celulózy – náchylnost k napadení dřevokazným hmyzem a dřevokaznými houbami. Desky vykazují lepší tepelný odpor než výše uvedené (λ kolem 0,04 W/(m.K). Desky se kotví a lepí na vyrovnaný podklad. Výjimkou je patentovaný materiál, jehož spodní vrstva je pružná a lze s ní zateplovat i roubené stavby. Povrch zateplovacích desek se opatří tenkovrstvou minerální omítkou s armovací síťovinou. Desky jsou relativně lehké a snadno se formátují. Materiál není nehořlavý, ale při hoření neodkapává. Dodává se v úpravě hydrofobní (pro fasády a střechy) nebo hydrofilní (nasákavé) pro vnitřní zateplení.

Obr. 4: Montáž desek z polymerní pěny

Polymerní pěnové desky proložené minerální maltou

Tento systém, původně koncipovaný jako perforované desky z pěnového polyuretanu, s průduchy plněnými kalciumsilikátovou maltou se vyvinul do pruhů pěnového polymeru, střídaných tenkými vrstvami vysoce nasákavé malty. Toutéž maltou jsou desky lepeny a také povrchově převrstveny spolu s armovací mřížkou. Lambda systému je nízká, kolem 0,03 W/(m.K). Nevýhodou systému je reakce na oheň – systém je hořlavý, při hoření odkapávající.

Minerální (cementové) pěnové desky

Obr. 5: Lepení vnitřní tepelné izolace vždy na vyrovnaný podklad

Asi nejrozšířenější systém velkého výrobce stavebních materiálů vítězí zejména cenou. Jeho tepelněizolační vlastnosti jsou poměrně příznivé (λ = 0,045 W/(m.K), hmotnost nízká a je nehořlavý (třída A). Desky jsou křehké a neopatrnou manipulací (i při transportu) se mohou na rozích a hranách poškodit. Desky se lepí, ve spárách rovněž, a jedinou maltou se provádí lepení i povrchová úprava. Výhodou je široká škála tlouštěk a relativně nízká cena.

Řešení tepelných mostů

Pro řešení tepelných mostů existují dnes atlasy typických detailů tepelných mostů. Nacházejí se v místech nehomogenit stavební konstrukce, prostupů a vestaveb, ztenčení konstrukce a na sousedních částech obvodového zdiva – vystupujících konstrukcích betonových stropů, železných stropních nosníků, vystupujících konstrukcí balkonů a lodžií. Tepelné mosty doprovázejí tak vnitřní zdivo v napojení na obvodovou zeď a napojení podlahy na obvodovou stěnu. Tyto mosty je třeba vyhodnotit a v případě nebezpečí růstu plísní nebo dokonce kondenzace je eliminovat.

Obr. 6: Prostupy konstrukcí jsou vždy věcí pečlivého výpočtu a návrhu, zejména u dřevěných stropů

Obr. 7: Montáže elektrických rozvodů, krabic a vypínačů musí být vzduchotěsné

Vnitřní zateplení vlhkého zdiva

Vnitřní zateplení zdiva „otevřeným“ systémem znamená nebezpečí kondenzace vlhkosti v souvrství. Výpočtem dle Glaserovy rovnice prokazuje projektant pouze odvedení tohoto zimního kondenzátu. Pokud je zdivo trvale zavlhčováno, např. vzlínáním, zatékáním dešťové vody nebo průsaky z terénu, nemusí být systém vnitřního zateplení schopen kromě kondenzátu odvádět i tuto vlhkost ze zdiva. Naopak bude přítomnost souvrství na vnitřním líci zhoršovat možnost odparu pro jeho přidaný difuzní odpor, jakkoli je třeba nízký. Potom může systém vnitřního zateplení montovaný za účelem omezení vlhkosti omítek vést naopak ke zvýšení vlhkosti zdiva za zateplovacím systémem.

K montáži vnitřního zateplovacího systému (jakéhokoli druhu) bychom měli stavbu zajistit proti provlhčování zdiva vnějšími zdroji. Pokud to není dokonale možné, máme dvě možnosti:

• výpočtem pomocí sofistikovaného výpočtového programu ověřit, že příspěvek vnějšího zdroje zavlhčení bude odveden kapilárně aktivním zateplovacím systémem;
• izolovat zdivo před provedením vnitřního zateplovacího systému. Izolovat mezi zdrojem zavlhčení a obvodem místnosti, nebo (kde to nelze – sklepy) na vnitřním líci s tím, že zdivo bude zabezpečeno proti šíření vlhkosti dále po stavbě.

Výhody a nevýhody vnitřního zateplení

Bylo by případnější pořadí nevýhody a výhody. Nevýhodou je vystavení zdiva nepřízni počasí. Zdivo se v létě přehřívá (zateplením bráníme jeho ochlazování vzduchem v místnostech), v zimě prochládá nebo promrzá (zateplení brání prohřívání zevnitř). Vede k rychlejšímu poškozování zdiva staveb. Vnitřní zateplení je vždy dražší na jednotku plochy než vnější kontaktní zateplovací systém. Ubírá vnitřní prostor (zmenšuje plochu místností) tím více, čím horší je jmenovitý tepelný odpor. Výhodou je možnost selektivního zateplení nebo odstupňovaného zateplení vnitřních prostor dle využití. Lokální zateplení jedné místnosti v jinak nevytápěné stavbě. U plošně památkově chráněných staveb může být vnitřní zateplení přijatelné u staveb s památkově nechráněnými interiéry nebo méně hodnotnými interiéry.

Závěr

Očekávejme málo a budeme příjemně překvapeni. Pokud dnes vnější zateplení fasády standardně obnáší 140–160 mm polystyrenu s lambdou 0,03 W/(m.K), nečekejme, že stejný efekt dosáhneme s tenčí vrstvou horšího materiálu zevnitř. Pouhým vynásobením tloušťky a lambdy musíme obdržet srovnatelnou hodnotu, nebo se smířit s nižším účinkem – tedy vyššími ztrátami obvodovým zdivem. Ztráty obvodovým zdivem jsou sice nepříjemné, ale nejsou většinovým kanálem úniku tepla. Srovnatelný tok tepla uniká zejména střechami (tedy stropy posledního obytného podlaží) a podlahami prvního vytápěného podlaží (nad sklepem, nad zásypem, nad dutinou). Ke stanovení účinku jednotlivých postupů zvyšování tepelného odporu jednotlivých konstrukcí slouží dnes výpočetní programy. Nejprve je vhodné vypočíst ztráty obálkou budovy, příspěvky jednotlivých konstrukcí obálky a začít od nejméně náročných. Zateplení obvodového zdiva nemusí být ekonomicky první prioritou.