Vzdelávacie centrum

Vnútorné zateplenie

Umiestnenie tepelnej izolácie na vnútornú stranu obvodovej konštrukcie vedie k zvýšenému riziku kondenzácie vo vnútri konštrukcie. Tepelná izolácia má spravidla nižší difúzny odpor ako ostatné stavebné konštrukcie. Vodná para môže cez tepelnú izoláciu ľahko preniknúť difúziou ku konštrukcii s vyšším difúznym odporom, kde je zároveň vďaka účinku tepelnej izolácie pomerne nízka teplota a vodná para teda môže skondenzovať. V článku porovnávame niekoľko variantov konštrukčného riešenia vnútorného zateplenia podľa niekoľkých vybraných kritérií.

Umiestnenie tepelnej izolácie na vnútornú stranu obvodovej konštrukcie vedie k zvýšenému riziku kondenzácie vo vnútri konštrukcie. Tepelná izolácia má spravidla nižší difúzny odpor ako ostatné stavebné konštrukcie. Vodná para môže cez tepelnú izoláciu ľahko preniknúť difúziou ku konštrukcii s vyšším difúznym odporom, kde je zároveň vďaka účinku tepelnej izolácie pomerne nízka teplota a vodná para teda môže skondenzovať. V článku porovnávame niekoľko variantov konštrukčného riešenia vnútorného zateplenia podľa niekoľkých vybraných kritérií.

Úvod

Zatepľovanie stavebných konštrukcií tepelnou izoláciou je jedným zo základných postupov znižovania energetickej náročnosti budov. Zateplenie tepelným izolantom sa spravidla realizuje z vonkajšej strany konštrukcie z niekoľkých rozumných dôvodov.

Vo vnútornom prostredí budov je spravidla udržiavaná vyššia teplota ako vo vonkajšom prostredí. Osoby užívajúce vnútorné prostredie produkujú určité množstvo vlhkosti. K produkcii vlhkosti prispieva tiež užívanie rôznych zariadení v interiéri, napr. varných kanvíc, sporákov, vaní a pod. Kombinácia vyššej teploty a produkcie vlhkosti vo vnútornom prostredí znamená vyšší parciálny tlak vodnej pary vo vnútornom vzduchu v porovnaní s vonkajším vzduchom. Tlaky vodnej pary v jednotlivých prostrediach majú tendenciu sa vyrovnávať, preto dochádza k transportu vodnej pary difúziou cez obalové konštrukcie stavby, a to smerom z interiéru do exteriéru. Pri transporte vodnej pary cez konštrukciu hrozí, že vodná para vo vnútri konštrukcie skondenzuje. K tomu dochádza v prípade, kedy v chladnejšej časti konštrukcie, bližšie k exteriéru, je umiestnená menej priepustná vrstva pre vodnú paru brániaca vodnej pare v pohybe. Z tohto dôvodu sa pre návrh konštrukcií odporúča uplatňovať pravidlo klesajúceho difúzneho odporu (resp. ekvivalentnej difúznej hrúbky) jednotlivých vrstiev od interiéru k exteriéru. Vzhľadom k tomu, že tepelné izolácie majú v konštrukcii spravidla nižší difúzny odpor ako ostatné stavebné materiály, je vhodné zateplenie navrhovať z vonkajšej strany konštrukcie. Pri vonkajšom zateplení tepelnou izoláciou je nosná konštrukcia namáhaná menšími teplotnými rozdielmi, sú tiež viac eliminované tepelné mosty napojenia vnútorných stien a stropov na obvodové konštrukcie.

Nie vždy je však možné konštrukcie zatepľovať z vonkajšej strany. Dôvody môžu byť rôzne, napríklad estetické alebo prevádzkové. Z estetických dôvodov určite nie je vhodné zatepľovať historickú fasádu budovy. Z prevádzkových dôvodov bude asi komplikované zatepľovať zhora konštrukciu pochôdznej tribúny futbalového štadióna, pod ktorou sa nachádzajú sprchy športovcov. V týchto prípadoch prichádza logicky do úvahy realizácia vnútorného zateplenia. V tomto článku chceme ukázať rôzne, principiálne odlišné riešenia vnútorného zatepľovania a poukázať na úskalia, s ktorými sa pri vnútornom zateplení musíme vyrovnať.

Rôzne riešenia vnútorného zateplenia

Umiestnenie tepelnej izolácie na vnútornej strane obvodovej konštrukcie vedie k zvýšenému riziku kondenzácie vo vnútri konštrukcie. Ako bolo spomenuté, tepelná izolácia má spravidla nižší difúzny odpor ako ostatné stavebné konštrukcie. Vodná para teda môže cez tepelnú izoláciu difúziou ľahko preniknúť k stavebnej konštrukcii s vyšším difúznym odporom, kde je zároveň vďaka tepelnoizolačnému účinku tepelnej izolácie pomerne nízka teplota a vodná para môže skondenzovať.

Kondenzácii vodnej pary vo vnútri konštrukcie všeobecne môžeme zabrániť rôznymi konštrukčnými opatreniami. Môžeme napríklad použiť špeciálnu tepelnú izoláciu, ktorá má veľmi vysoký difúzny odpor - penové sklo. Prieniku vodnej pary do tepelnej izolácie môžeme tiež zabrániť umiestnením vrstvy s veľmi vysokým difúznym odporom na strane interiéru – parozábrana. Alternatívne môžeme vodnú paru z rozhrania tepelnej izolácie a stavebnej konštrukcie odvetrať do exteriéru umiestnením vzduchovej vrstvy prepojenej s vonkajším prostredím. V neposlednom rade sa môžeme rozhodnúť pre použitie tepelnej izolácie zo špeciálnych hydrofilných materiálov, ktoré absorbujú vzdušnú vlhkosť, čím znižujú tlak vodnej pary v konštrukcii a znižujú tým riziko kondenzácie. Jednotlivé varianty sú schematicky znázornené na obrázku (Obr. 1).

Variant 1 Špeciálna tepelná izolácia s vysokým difúznym odporom	Variant 2 Použitie parozábrany na vnútornej strane konštrukcie	Variant 3 Odvetranie vlhkosti do exteriéru	Variant 4 Špeciálna hydrofilná tepelná izolácia
Príklad skladby: pôvodná skladba lepidlo penové sklo omietka	Príklad skladby: pôvodná stena lepidlo tepelná izolácia (MW, EPS) stavebná doska (podklad pre parozábranu) parozábrana vzduchová vrstva (pre vedenie inštalácii) stavebná doska (povrchová úprava)	Príklad skladby: pôvodná stena s vetracími otvormi vzduchová vrstva murovaná priečka z pórobetónu	Príklad skladby: pôvodná stena lepidlo tepelná izolácia (silikátová minerálna doska typu Multipor, alt. hydrofilné minerálne vlákna) omietka

Obr. 1 – Konštrukčné riešenia systémov vnútorného zateplenia

Hodnotenie variant vnútorného zateplenia

Pozrime sa teraz na jednotlivé konštrukčné riešenia vnútorného zateplenia z rôznych pohľadov a skúsme načrtnúť výhody a nevýhody jednotlivých variant.

Riziko kondenzácie vo vnútri konštrukcie

Riziko kondenzácie vo vnútri konštrukcie závisí na riešení skladby vrstiev, ale tiež na okrajových podmienkach, hlavne na vlhkostnom zaťažení vnútorného prostredia. Vlhkostné podmienky vnútorného prostredia v ročnom priebehu sa spravidla stanovujú pomocou vlhkostných tried podľa normy STN EN ISO 13788 [2]. Táto norma definuje 5 vlhkostných tried. Vhlkostná trieda 1 znamená najnižšie zaťaženie vlhkosťou, vlhkostná trieda 5 najvyššie zaťaženie vlhkosťou.

Vlhkostné triedy sú charakterizované prirážkou k vonkajšiemu čiastočnému tlaku vodnej pary na základe mesačných teplôt vonkajšieho vzduchu podľa diagramu na obrázku (Obr. 2).

Obr. 2 Vlhkostné triedy podľa STN EN ISO 13788

V praxi sa môžeme stretnúť s dvoma riešeniami pre posudzovanie konštrukcií. Prvé riešenie je založené na Glaserovej metóde. Táto metóda spočíva s nájdení kondenzačnej oblasti vnútri stavebnej konštrukcie a zhodnotení pomeru medzi skondenzovaným a vyparovaným množstvom vody. Glaserov model je avšak konzervatívny a nie veľmi presný, nakoľko model nepočíta s kapilárnym transportom vody v stavebných materiáloch a odvodom vlhkosti z miesta kondenzácie do miest s nižším obsahom vody. Druhým a presnejším riešením posudzovania konštrukcií v nestacionárnom stave sú metódy založené na princípoch dynamických zmien stavov konštrukcií, t.j. Kiezlových výpočtových algoritmoch. Tieto metódy umožňujú pozorovať správanie konštrukcie pri premenlivých okrajových podmienkach, popisujú a interpretujú zmeny energie sústavy pomocou kondenzačných a entalpickým javom. Táto metóda je popísaná v norme STN EN 15026.

Skladby vo variantách 1 – 3 je možné tepelnotechnicky posúdiť bežnými výpočtovými postupmi podľa STN EN ISO 13788 [2], ktoré vychádzajú z Glaserovej metódy. Ide o jednoduchú výpočtovú metódu, využívajúcu ustálené okrajové podmienky. Tento výpočtový postup využíva napríklad DEKSOFT program TEPELNÁ TECHNIKA 1D. Pri konštrukciách s použitím kapilárne aktívnych materiálov (variant 4), vedie použitie tejto metódy k výrazne horšiemu hodnoteniu konštrukcie. Pri posudzovaní týchto konštrukcií je nutné využiť pokročilejších výpočtových metód podľa STN EN 15026 [4]. V takýchto prípadoch musí byť výpočtom ročnej bilancie preukázané, že sa hmotnostná vlhkosť žiadnej z vrstiev konštrukcie trvalo nezvyšuje. Súčasne musí byť preukázané, že ročné množstvo skondenzovanej vodnej pary neohrozí funkciu konštrukcie. Pre výpočty STN EN 15026 [4] sa používa napríklad program WUFI Pro.

Obr. 3 – Príklad výsledku simulácie v programe WUFI Pro

Vzduchotesnosť

Stavebné konštrukcie nie sú určené pre vetranie vnútorných priestorov. Pokiaľ sú stavebné konštrukcie nevzduchotesné, je možné predpokladať nadmerné tepelné straty vplyvom neriadeného vetrania a teda aj vyššie náklady na vykurovanie. Zároveň hrozia aj vlhkostné poruchy. Môže dochádzať ku kondenzácii alebo rastu plesní na vnútorných povrchoch konštrukcií vplyvom ochladzovania týchto povrchov prenikajúcim chladným vonkajším vzduchom do konštrukcie. V neposlednom rade môže dochádzať ku kondenzácii vo vnútri konštrukcie vplyvom prieniku teplého a vlhkého vzduchu k chladným častiam konštrukcie. Z týchto dôvodov norma STN 73 0540-2+Z1+Z2 [5] v obvodových konštrukciách nepripúšťa netesnosti a neutesnené škáry, okrem funkčných škár výplní otvorov a funkčných škár ľahkých obvodových plášťov. Všetky napojenia konštrukcií medzi sebou musia byť podľa normy vykonané trvalo vzduchotesne podľa dosiahnuteľného stavu techniky.

Predpokladajme, že väčšina nezateplených stavebných konštrukcií je spoľahlivo vzduchotesná – napr. omietnutá tehlová stena. Zateplenie tejto konštrukcie tepelnou izoláciou, či už z vnútornej alebo vonkajšej strany nemá na parameter vzduchotenosti vplyv. Pokiaľ je stena vzduchotesná bez tepelnej izolácie, bude vzduchotesná aj s ňou. Výnimku tvorí variant vnútorného zateplenia č. 3, kde vzduchotesnosť pôvodnej steny narušujeme realizáciou vetracích otvorov pre odvetranie vzduchovej vrstvy. Tento variant je teda z hľadiska vzduchotesnosti rizikový. Pri návrhu a realizácii tohto variantu je teda nutné myslieť na to, že vnútorné zateplenie musí byť dokonale vzduchotesné.

Zmenšenie úžitkovej plochy vnútorného priestoru

Vnútorné zateplenie má všeobecne nevýhodu spočívajúcu v znížení úžitkovej plochy vnútorných priestorov. Jednotlivé varianty riešenia môžeme teda hodnotiť z hľadiska toho, či znižujú úžitkovú plochu viac alebo menej. Z uvedených variantov úžitkovú plochu pri rovnakej úrovni zateplenia najmenej znižuje variant 1 a 4. Úžitková plocha sa v ich prípade znižuje prakticky len o hrúbku samotného tepelného izolantu. O niečo väčšiu časť úžitkovej plochy zaberá zateplenie vo variante 2. Je to dané vzduchovou vrstvou medzi parozábranou a povrchovou úpravou. Bezkonkurenčne najväčšie zmenšenie vnútorného prostredia je spojený s variantom 3. Murovaná konštrukcia z pórobetónu má približne trikrát vyššiu tepelnú vodivosť ako má bežná tepelná izolácia. Pre zaistenie rovnakého tepelného odporu konštrukcie je teda potrebné výrazne vyššiu hrúbku materiálu. Nezanedbateľný je tiež fakt, že do tepelného odporu konštrukcie pri variante 3 nie je možné započítať pôvodnú stenu, pretože na jej vnútorný povrch privádzame vonkajší vzduch. Hrúbka obvodovej konštrukcie sa okrem toho zvyšuje o vzduchovú vrstvu.

Náročnosť realizácie

Z hľadiska náročnosti realizácie je porovnateľný variant 1 a 4. V obidvoch prípadoch sa jedná o realizáciu tepelnej izolácie priamo na stenu a následnú realizáciu omietky. Pre realizáciu zateplenia z penového skla aj z hydrofilných, kapilárne aktívnych izolácií sa používajú systémové lepidlá a omietky. O niečo zložitejší z pohľadu realizácie je variant 2, teda variant s parozábranou a predstenou. Oproti vyššie uvedeným variantom musíme k inštalácii tepelnej izolácie na pôvodnú stenu pridať tiež realizáciu podkladu pre parozábranu, realizáciu samotnej parozábrany a tiež konštrukciu predsteny. Zrejme najnáročnejší na realizácu bude variant 3. Musia sa preraziť otvory v pôvodnej stene pre vetranie vzduchovej vrstvy a zrealizovať nová stena zo strany interiéru vrátane povrchovej úpravy.

Možnosť realizácie prestupov a inštalácií

Realizáciu prestupov, ako je napríklad kotvenie vykurovacích telies do steny alebo vedenie elektroinštalácií alebo iných rozvodov, prakticky neumožňuje variant 1 s penovým sklom. Všetky tieto prestupy a vedenia inštalácií degradujú difúzne vlastnosti penového skla. Tieto problémy je možné eliminovať realizáciou predsteny, ale za cenu ďalšieho navýšenia nákladov. Týmto sa tiež približujeme k riešeniu podľa variantu 2. Tento variant je naopak vhodný z hľadiska možnosti kotvenia rôznych telies do steny a vedenia inštalácií v stene. Všetky inštalácie je možné viesť vzduchovou vrstvou, ktorá je umiestnená z pohľadu interiéru pred parozábranou. Vhodný je aj variant 3, so stenou z pórobetónových tvárnic. Do tvárnic je možné kotviť a aj v nich viesť inštalácie. O niečo menej je vhodný variant 4. Pri tenkých vrstvách tepelnej izolácie, napríklad z aerogélu je vedenie inštalácii prakticky nemožné. Pri silikátových minerálnych doskách typu Multipor to možné je.

Cena

Najdrahší bude s určitosťou variant 1 s penovým sklom. Porovnateľná bude zrejme cena realizácie predsteny z pórobetónových tvárnic (variant 3) s realizáciou zateplenia z hydrofilných, kapilárne aktívnych materiálov (variant 4). O niečo drahší bude variant 2 s realizáciou parozábrany a predsteny.

Eliminácia tepelných mostov napojenia vnútorných stien a stropov

Z hľadiska tohto kritéria žiadny z variantov vnútorného zateplenia nemôže vyjsť dobre. Vnútorným zateplením v princípe nie je možné prerušiť napojenie vnútorných konštrukcií na konštrukcie obálky budovy. Vznikajú tým významné tepelné mosty, ktoré je nutné eliminovať zateplením plochy vnútorných konštrukcií do určitej vzdialenosť od konštrukcie obálky budovy – napr. 0,5 m. Toto riešenie samozrejme nie je veľmi estetické. O niečo lepšie je možné tieto tepelné mosty eliminovať vnútorným zateplením vo variante 1 a 4. Tepelnú izoláciu použitú v ploche môžeme ľahko použiť aj na vnútorných stenách, stropoch, prípadne aj v podlahách. Nezmení sa ani povrchová úprava. Pri ostatných variantoch je realizácia zateplenia na vnútorných konštrukciách odlišná od riešenia v ploche obvodovej konštrukcie.

Orientačné vyhodnotenie

Pokiaľ chceme jednotlivé riešenia vnútorného zateplenia medzi sebou aspoň orientačne porovnať, môžeme jednotlivým variantom na základe vyššie uvedených argumentov priradiť hodnotenie pre popísané kritéria. Zvolili sme štvorstupňové hodnotenie. Samozrejme by sme mohli posudzovať jednotlivé varianty aj z hľadiska ďalších kritérií alebo by sme mohli jednotlivým kritériám priraďovať rôznu váhu. Pre jednoduchosť sme zostali pri priradení 0-3 bodov, kde 0 bodov znamená najhoršie hodnotenie a 3 body najlepšie hodnotenie. Je zrejmé, že toto hodnotenie je značne subjektívne, napriek tomu nám poskytlo základné porovnanie.

Z výsledkov v tabuľke č.1 sa javí najvýhodnejší variant s hydrofilnými, kapilárne aktívnymi materiálmi. Variant je síce spojený so zložitejším a drahším návrhom, nakoľko je k tepelnotechnickému posúdeniu nutné použiť pokročilejšie výpočtové metódy a teda drahšie výpočtové programy, ale tento variant nemá vyslovene negatívne hodnotenie v žiadnom z hodnotených kritérií. Je to vhodný kompromis pre väčšinu priestorov, ktoré majú nižšie vlhkostné zaťaženie.

Variant 1 s penovým sklom zrejme naopak využijeme v prípadoch vnútorného prostredia s vysokým vlhkostným zaťažením, kde ostatné varianty narážajú na svoje limity. Bude to ale na úkor horších možností vedenia elektroinštalácií a iných rozvodov stenou a pôjde o pomerne drahý variant.

Pre rozvody elektroinštalácií a iných rozvodov stenou je naopak vhodný variant 2 s parozábranou a predstenou.

Variant 3 s murovanou predstenou a prevetrávanou vzduchovou vrstvou vychádza z hodnotenia najhoršie. Tento variant riešenia nájde uplatnenie v špeciálnych prípadoch, napríklad pri prestavbe väčších, pôvodne nevykurovaných objektov s vlhkými stenami veľkej hrúbky, na iný účel užívania. Steny takýchto objektov môže byť veľmi zložité chrániť pred vzlínajúcou vodou z podložia. Hrúbka stien neumožní ich podrezanie a sťažuje aj iné spôsoby sanácie. Z tohto dôvodu môže byť realizácia novej nezávislej steny oddelenej od tej pôvodnej prevetrávanou vzduchovou vrstvou vhodným variantom.

Tabuľka č. 1

Záver

Vnútorné zateplenie objektov všeobecne nie je technicky ideálne riešenie a pokiaľ je to možné, je vhodné sa mu vyhnúť. Ak je zateplenie konštrukcie nevyhnutné a zateplenie z vnútornej strany je jedinou možnosťou, potom je potrebné venovať návrhu dostatočnú pozornosť a spolupracovať pri návrhu s odborníkmi. Neexistuje univerzálne najvýhodnejší variant riešenia vnútorného zateplenia. Každé riešenie má svoje výhody, ale aj nevýhody. Pre rôzne varianty riešenia sa tiež nedajú vždy využiť rovnaké výpočtové metódy pre tepelnotechnické posúdenie.

[1] Vnitřní zateplení, Ing. Tomáš Kupsa – vedúci oblasti spoločnosti DEKPROJEKT, vedúci projektu DEKSOFT, Dektime 07/2016,

[2] STN EN ISO 13788 Tepelno-vlhkostné vlastnosti stavebných dielcov a konštrukcií. Vnútorná povrchová teplota na vylúčenie kritickej povrchovej vlhkosti a kondenzácie vnútri konštrukcie. Výpočtové metódy (ISO 13788:2012),

[3] STN 730540-3 Tepelná ochrana budov. Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Časť 3: Vlastnosti prostredia a stavebných výrobkov,

[4] STN EN 15026 Tepelno-vlhkostné vlastnosti stavebných konštrukcií a ich častí. Stanovenie šírenia vlhkosti numerickou simuláciou,

[5] STN 730540-2+Z1+Z2 Tepelná ochrana budov. Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Časť 2: Funkčné požiadavky. Konsolidované znenie.