Porovnáváme-li vlastnosti EPS a MW, každý z materiálů má své přednosti a slabé stránky. Podívejme se proto, jak si oba materiály vedou v různých oblastech podrobnějšího srovnání. Níže budeme porovnávat především typy tepelně izolačních výrobků vhodné na zateplení fasád (vnější kontaktní zateplovací systémy ETICS).
| Uhlíková stopa EPS je 3x nižší než u MW. Výroba MW má horší dopad na životní prostředí než EPS, a to téměř ve všech enviromentálních ukazatelích. EPS je totiž z 98% tvořen vzduchem. EPS je v průměru 2x levnějším materiálem než MW, což se odráží na celkových nákladech stavebních projektů. Emise prachu z EPS jsou při instalaci zateplovacích systémů přibližně 40x nižší než při použití MW. Při manipulaci s EPS není třeba žádných speciálních ochranných pomůcek . Při manipulaci s MW je nutné používat ochranné pomůcky – brýle, rukavice a respirátor. EPS je až 10x lehčí izolant než MW, manipulace s materiálem na stavbách i samotná aplikace na fasádu je tedy pro stavební firmy je mnohem jednodušší. Vyšší hmotnost v kombinaci s horšími mechanickými vlastnostmi izolace z MW navíc zvyšuje riziko poruch celého systému. MW ztrácí v důsledku vlhkosti své tepelně izolační schopnosti, což může způsobit ztrátu izolačních vlastností až o 50 %. EPS má několikanásobně lepší mechanické vlastnosti než MW. Kvůli zvýšení průměrných tlouštěk izolací v ETICS z dřívějších 50mm na současných 160 – 200 mm mají mechanické vlastnosti izolantu zcela zásadní dopad na funkčnost a stabilitu systému, MW má některé hodnoty až 10x horší. Odpadní izolace z minerálních vláken z demolic nebo dekonstrukcí obsahující jako pojivo fenolformaldehydovou pryskyřici se vozí na skládku. Pro tento druh odpadu u nás není k dispozici žádná recyklační technologie. Požární bezpečnost Při hodnocení požární bezpečnosti je důležité posuzovat zateplovací systémy jako celek a mnoha zkouškami ve zkušebních ústavech bylo prokázáno, že systémy s EPS jsou bezpečné. U požáru fasády je největším rizikem přenos ohně do vyššího patra a k tomu dochází zcela nezávisle na tom, jestli fasáda je nebo není zateplená případně jakým izolantem. Velmi nebezpečný je rovněž vývin kouře a jeho toxicita při požáru. Zde je jednoznačně prokázáno, že EPS zejména díky tomu že obsahuje 98% vzduchu nepředstavuje vyšší riziko než MW. Mýtus tzv. dýchání stěn resp. izolantu U běžného domu neprojde stěnou více jak 3% vlhkosti.Veškerá výměna vzduchu proto musí probíhat jiným způsobem (okny, ventilací, digestoří) a nezáleží na tom, jaký izolant se na zateplení použije. Navíc vzduchotěsnost budovy je podmínkou pro minimalizaci úniků tepla. |
Dýchání stěn resp. izolantu ve videu
Tepelně izolační vlastnosti
| Porovnáváme-li tepelně izolační vlastnosti u EPS a MW, bezkonkurenčním vítězem je šedý polystyren. Izolační schopnosti MW se výrazně zhoršují působením vlhkosti, zatímco vlastnosti EPS se vlivem vlhkosti téměř nemění. |
- Bílý EPS má tepelně izolační vlastnosti vyjádřené hodnotou součinitele tepelné vodivosti mezi 0,034 až 0,039 W/mK.
- Šedý (tzv.grafitový) EPS dosahuje součinitele tepelné vodivosti mezi 0,029 až 0,032 W/mK.
- MW má hodnotu součinitele tepelné vodivosti mezi 0,034 až 0,042 W/mK.
Vliv vlhkosti na tepelně izolační vlastnosti
MW může ztratit významnou část svých tepelně izolačních vlastností při zateplení fasády. I přes dvojnásobnou cenu izolantu nemusíte při zateplování minerální vatou zdaleka ušetřit tolik, jak bylo původně spočítáno v projektu. V krajním případě (například při poruše a zatečení dešťové vody do systému) mohou výrazně klesat izolační vlastnosti minerální vaty až o 50 %. Zateplení minerální vatou tak nemusí naplnit vaše očekávání.
Obsah
Zdroje:
- Měření teplotního a vlhkostního režimu stěny s ETICS; VUPS Praha, 2017
- Vliv vlhkosti na vlastnosti minerálních izolací; VUPS Praha, 2017
- Video ZOFI o vlhkosti MW
Hmotnost a manipulace
| EPS je až 10x lehčí izolant než MW. EPS je tvořeno z 98 % vzduchem, což významně usnadňuje manipulaci a aplikaci na stavbách. |
Balík EPS 70 F (0,25 m3 1000 x 500 x 500 mm) váží přibližně 3,5 kg, kdežto balík dvou desek MW TR10 (0,24 m3 1000 x 600 x 400 mm) váží cca 24 kg. Minerální vata je až 10x těžší izolant než pěnový polystyren, manipulace s materiálem na stavbách i samotná aplikace na fasádu je tedy pro stavební firmy značně obtížnější. Vyšší hmotnost izolace z minerální vaty navíc zvyšuje riziko poruch celého systému.
Dopad na životní prostředí
| Výroba MW má horší dopad na životní prostředí než EPS, téměř ve všech enviromentálních ukazatelích. Uhlíková stopa (GWP) MW je 3x vyšší než u EPS. Výrobci MW patří v ČR již tradičně mezi největší znečišťovatele ovzduší, co se formaldehydu týče. https://znecistovatele.cz/ranks/2022/15/null |
Vnější tepelně izolační kompozitní systém (ETICS) zvyšuje energetickou účinnost obálky budovy, v současné době je tato metoda nejoblíbenější pro zateplování budov ve většině EU. Studie představuje dopad výroby ETICS z pěnového polystyrenu vs. minerální vaty na životní prostředí pomocí metody hodnocení životního cyklu (LCA).
Údaje použité ve výpočtech, které se vztahují k reálné výrobě v roce 2017, byly získány z externě ověřené inventarizace z pěti výrobních závodů umístěných v různých regionech Polska. LCA zkoumaných výrobků zahrnovala moduly od A1 do A3 (cradle-to-gate), a to podle EN 15804.
Studie určuje a analyzuje hodnoty základních ukazatelů týkajících se dopadů na životní prostředí a environmentálních aspektů využívání zdrojů. Zahrnuje ukazatele vypočtené pro 1 m2 ETICS pro pět tlouštěk uvedených tepelně izolačních materiálů. Výsledky ukazují, že u všech environmentálních ukazatelů se MW systémy vyznačují negativnějším vlivem na životní prostředí než ekvivalentní systémy s EPS.
GWP MW je 3-5x vyšší než EPS
Zdroje:
- Environmental burdens of External Thermal Insulation Systems. Expanded Polystyrene vs. MineralWool: Case Study from Poland, Research and Development Center, Atlas, sp. z o.o., 2020
Cena
| MW je v průměru 2x dražším materiálem než EPS, což se odráží na celkových nákladech stavebních projektů. |
Zdroj: webové stránky společnosti DEK
- https://www.dek.cz/produkty/detail/1430462315-knauf-fkd-s-thermal-1000×600-100mm-1-8m2-bal-puvodni-rozmer
- https://www.dek.cz/produkty/detail/1410252070-eps-70-100mm-500×1000-rapol-2-5m2-bal
Mechanické vlastnosti
| EPS má několikanásobně lepší mechanické vlastnosti než MW, které si uchovává po celou dobu životnosti, což z něj činí oblíbený materiál pro zateplení obvodových stěn. Kvůli zvýšení průměrných tlouštěk tepelných izolací z dřívějších 50mm na současných 160mm mají mechanické vlastnosti izolantu zcela zásadní dopad na funkčnost a stabilitu systému, MW má některé hodnoty až 10x horší. Dalším důležitým negativním faktorem u MW je to, že u dnes běžně používaných tlouštěk kolem 200mm se v průřezu materiálu mohou mechanické vlastnosti lišit až o 80% (je to dáno technologií výroby). |
Porovnání mechanických vlastností tepelně izolačních desek z EPS a MW (podélné vlákno) určených pro ETICS, splňující aktuální požadavky kvalitativní třídy “A” Cechu pro zateplování budov:
| EPS 70 (tl.=150 mm) | MW TR10 (tl.=150 mm) | rozdíl | |
| Pevnost v tahu kolmo k rovině desky TR (kPa) | 100 | 10 | 10x |
| Napětí v tlaku při 10% stlačení CS (10) (kPa) | 70 | 30 | 2,33x |
| Pevnost ve smyku SS (kPa) | 50 | 20 | 3,33x |
| Modul pružnosti ve smyku ve směru vláken G (kPa) | 1000 | 500-1000 | 1,00-2,00x |
| Objemová hmotnost (kg/m3) | 13,5-18 | 70–150 | 4,4-11,1x |
Proč je daný parametr důležitý:
- Pevnost v tahu kolmo k rovině desky TR: tato hodnota říká, jak je daný materiál odolný proti účinkům sání větru na fasádě. Čím je hodnota vyšší, tím je materiál odolnější.Očekávaný častější výskyt extrémního počasí a silného větru znamená riziko zejména u vyšších staveb (nad 8 pater) , kde je často použita právě MW.
- Napětí v tlaku při 10% stlačení CS (10): Tato hodnota říká, jak je daný materiál odolný proti tlaku větru na fasádě. Čím je hodnota vyšší, tím je materiál odolnější. Hodnota je důležitá také pro správnou funkci kotvících prvků (talířových hmoždinek). Bez dostatečné tuhosti materiálu by hmoždinky nefungovaly správně. Snižování objemové hmotnosti tepelně izolačních desek snižuje jejich tuhost, a tedy i napětí v tlaku. ???? k diskuzi.
- Pevnost ve smyku SS: Tato vlastnost říká, jak je daný materiál odolný proti silám působících v základní vrstvě ETICS (tyto síly se skládají z 10 % z namáhání vlastní tíhou systému a z 90 % z namáhání vlivem hydrotermálních sil v základní vrstvě).
Čím je materiál těžší, tím by měl mít vyšší pevnost ve smyku, což u MW není splněno, protože je těžší než EPS, ale přitom má nižší pevnost ve smyku.
- Modul pružnosti ve smyku G: Popisuje poměr mezi smykovým napětím a jím způsobenou deformací. Čím vyšší je toto číslo, tím větší je odolnost materiálu proti vzniku větších deformací a tedy trhlin, kterými se může následně do systému dostávat voda, což je z hlediska funkčnosti a životnosti zateplovacího systému nežádoucí jev.
- Objemová hmotnost: Tento parametr říká, jak těžká je tepelně izolační deska a kolik je v ní materiálu. Typický představitel EPS 70 má objemovou hmotnost kolem 14 kg/m3, typický představitel MW TR10 měl v roce 2010 objemovou hmotnost 110 kg/m3, v roce 2016 100 kg/m3 a v roce 2023 80 kg/m3. Snižování objemové hmotnosti tepelně izolačních desek snižuje jejich mechanické vlastnosti. Existuje vazba mezi objemovou hmotností tepelně izolačních materiálů z EPS a MW a mechanickými vlastnostmi jako je napětí v tlaku a pevnost ve smyku či modul pružnosti ve smyku. Takto se dá na stavbě rychle orientačně ověřit, zda doručená kvalita odpovídá požadovaným parametrům.
Vliv stárnutí na mechanické vlastnosti
Některé materiály mohou vlivem působení povětrnostních vlivů (kolísání teploty a vlhkosti) ztrácet v čase své mechanické vlastnosti.
Proč tvrdíme, že MW ztrácí svou pevnost v čase?
Tabulky srovnávající pevnost v tahu u obou izolačních materiálů uvádí, že pevnost v tahu u EPS je 100–150 kPa, u MW s podélnou orientací vláken se tato hodnota pohybuje mezi 10 – 15 KPa. Je známou skutečností, že hodnoty mechanických vlastností EPS jsou násobně vyšší, než je tomu u MW. Měření provedená v roce 2017 na segmentech ETICS s EPS a MW potvrdila, že pokud je MW vystavena opakovanému vlhčení a zmrazování (tzv. hydrotermální cykly), dochází u ní ke ztrátě mechanických vlastností (pevnost kolmo k rovině desky, pevnost ve smyku a modul pružnosti ve smyku), které mají velký vliv na funkčnost a životnost zateplovacího systému. Oproti tomu u vzorku ETICS s EPS k žádnému poklesu mechanických vlastností nedochází.
Proces umělého stárnutí – hydrotermální cykly
V návaznosti na určené použití desek do ETICS a jejich tepelně vlhkostní zatížení ve stavbě byl zvolen proces hydrotermálního stárnutí segmentů ETICS s dvěma nejčastěji používanými izolanty. Umělé stárnutí sestává ze střídavého vlhčení při zvýšené teplotě a zmrazování zkušebních vzorků. Jeden cyklus trval 1 týden a celkem bylo provedeno 15 cyklů. Následně byly provedeny zkoušky mechanických vlastností u vzorků před stárnutím (referenční), u vzorků po 15 hydrotermálních cyklech a následném vysušení (15 HT za sucha) a u vzorků po 15 hydrotermálních cyklech bez následného vysušení (15 HT za mokra).
Zdroj: Vliv hydrotermálních cyklů na mechanické vlastnosti fragmentů z EPS a MW desek s nanesenou výztužnou vrstvou z ETICS; VUPS, 2017
Zdraví a bezpečnost při práci
| Emise prachu z MW jsou oproti EPS 36x vyšší při vybalování produktu, 23,9x při vrtání do materiálu a 17x při montáži na stěnu. Na rozdíl od EPS jsou při manipulaci s vatou předepsány ochranné pomůcky – brýle, rukavice, respirátor – viz bezpečnostní pokyny |
Prach a nutnost ochranných pomůcek
V roce 2022 provedl polský Institut Techniki Budowlanej měření prachu při realizaci ETICS.
Cílem výzkumu bylo analyzovat emise prachu z reprezentativních izolačních výrobků dostupných na trhu při jejich montáži na stěnu. Testy byly provedeny pomocí laserového a optického čítače částic.
Na základě získaných výsledků lze učinit praktický závěr, že zejména při lepení a broušení povrchu desek z minerální vlny je nutné speciálně chránit horní dýchací cesty protiprachovými maskami a oči ochrannými brýlemi.
Bylo zjištěno, že emise prachu u minerální vlny (průměr pro všechny frakce) v případě montáže jsou vyšší než u polystyrenu: 36krát během vybalování samotného produktu; 4,3krát při nanášení lepidla: 1,7krát při řezání výrobku, 23,9krát při vrtání a hmoždinkování a 19,3krát při stěrkování. Zprůměrováním celého procesu vznikají v analyzovaném případě více než 17krát vyšší emise prachu při montáži vlny než polystyrenu.
Nové grafy viz příloha grafik
Zdroj: Studie – Prachové emise při montáži vybraných tepelně izolačních výrobků – laboratorní zkouška, ITB, 2022
Požární bezpečnost
| Z hledicka požární bezpečnosti je třeba posuzovat celé konstrukce a ne jedotlivé součásti. Výrobci EPS věnují požární bezpečnosti konstrukcí s EPS velkou pozornost. Souborem středně a velkorozměrových požárních zkoušek byla prokázána požární bezpečnost konstrukcí s EPS. |
Stavební materiály jsou z hlediska požární bezpečnosti posuzované tzv. třídou reakce na oheň. Běžně používaný stavební polystyren s obsahem retardéru hoření má třídu reakce na oheň E a MW má třídu reakce na oheň A1 nebo A2. EPS se ve stavebnictví používá výhradně v rámci konstrukce s krycí vrstvou. Např. kontaktní zateplovací systém (ETICS) s EPS má třídu reakce na oheň B, střešní plášť s EPS vyhovuje požadavkům Broof(T3) nebo Broof(T4).
Toxicita zplodin hoření – konvenční index toxicity (CITG)
V roce 2022 provedli v Technickém ústavu požární ochrany Praha měření toxické vydatnosti plynných zplodin hoření nebo tepelného rozkladu různých tepelně izolačních materiálů používaných pro izolace obvodových stěn.
I když je použitá metoda pro stanovení toxicity primárně určena pro zkoušení materiálů a komponent v železniční dopravě, lze ji s úspěchem použít i pro stanovení toxicity fasádních izolantů, a to zcela určitě z hlediska identifikace vyvíjených toxikantů včetně jejich koncentrací. Konvenční index toxicity CITG lze brát jako měřítko toxicity, které je primárně vztažené k podmínkám požáru drážních vozidel. Limitní hodnota, kterou CITG nesmí v interiéru drážních vozidel překročit je 0,9.
V rámci projektu byly zkoušené vzorky bílého a šedého (PS1, PS2, PS4, PS5) extrudovaného polystyrenu XPS (PS3), minerální vlny (MV1, MV2, MV3, MV4), dřevité vlny (DV1, DV2, DV3), polyuretanové izolace v deskách (PUR), stříkané polyuretanové izolace (PUR-S) a fenolické pěny (FP).
Výsledné hodnoty tohoto indexu všech zkoušených materiálů jsou velmi nízké, daleko pod limitní hodnotou 0,9.
Všechny zkoušené fasádní izolanty, používané k izolaci obvodových stěn budov z vnější strany, splnily z hlediska toxicity přísné požadavky vyplývající ze zkušebních předpisů pro železniční přepravu.
Zdroj: Stanovení toxické vydatnosti plynných zplodin tepelné degradace fasádních izolantů, TÚPO, 2022
Nakládání s odpady
Odpady tepelných izolací z minerálních vláken MW:
Čisté odřezky minerální vaty ze staveb obsahující jako pojivo fenolformaldehydovou pryskyřici se dnes vozí na skládku. Technicky by asi recyklace do nových výrobků možná byla, ale v praxi se to neděje.
Odpadní izolace z minerálních vláken z demolic nebo dekonstrukcí obsahující jako pojivo fenolformaldehydovou pryskyřici se vozí na skládku. Pro tento druh odpadu u nás není k dispozici žádná recyklační technologie.
Odpady z izolací z pěnového polystyrenu EPS:
Pro řízení vzniku stavebních a demoličních odpadů a pro nakládání s nimi je závazný metodický pokyn odboru odpadů Ministerstva životního prostředí ze srpna 2018. Pro zařazení stavebních odpadů slouží vyhláška MŽP a MZD o Katalogu odpadů a posuzování vlastností odpadů ze dne 5.1.2021. Podle této vyhlášky se zařazují stavební odpady z pěnového polystyrenu obsahující retardér hoření následovně:
17 06 04 01 Izolační materiály na bázi polystyrenu s obsahem POPs vyžadující specifický způsob nakládání s ohledem na nařízení o POPs. Do této skupiny patří stavební odpadní pěnový polystyren s obsahem retardéru hoření na bázi HBCDD realizovaný na stavbách v letech 1988 až 2015. Tento druh odpadu je třeba odvézt do spalovny a energeticky využít.
17 06 04 02 Izolační materiály na bázi polystyrenu, který byl vyroben před rokem 1988 nebo po roce 2015. Tento druh odpadu se u nás běžně sbírá, třídí a recykluje do nových výrobků.
Podrobné pokyny jsou uvedeny ve Sdělení odboru odpadů MŽP k nakládání s odpadním stavebním polystyrenem ze dne 20.7.2017.
Cirkulární ekonomika a recyklace
EPS:
- jako jediný plast v ČR má zpracovanou kompletní analýzu materiálových toků odpadů
- jeho 100% recyklovatelnost je ověřená v praxi
- přidávání recyklátu do výrobků je schváleno MPO a nemá žádný negativní vliv na kvalitu výrobku
- výrobci a zpracovatelé EPS plní dobrovolný závazek k dosažení určité míry recyklace
- V ČR funguje aktivní trh s EPS recykláty a tento systém je funkční i bez jakýchkoliv dotací
- každý z recyklátorů v ČR je schopen zpracovat EPS od jakéhokoliv výrobce
- více informací naleznete na www.recyklujemepolystyren.cz
Prostup vodní páry přes obvodové stěny vs. dýchání obvodových konstrukcí
Někteří výrobci tepelně izolačních materiálů se snaží přesvědčit lajckou veřejnost, že dům dýchá, což je technický nesmysl. Důležité pro zdravé klima uvnitř budovy je, aby byla zajištěna pravidelná a dostatečná výměna vzduchu. K tomu slouží jednak okna a jednak technologie jako je ventilace pomocí vzduchotechniky a to nejlépe se zpětným získáváním tepla nebo například digestoře v kuchyních. To co mají autoři výše uvedeného tvrzení na mysli je to, aby v konstrukci nekondenzovala vlhkost, která v zimních měsících proudí z místnosti směrem ven přes obvodovou konstrukci. V polském institutu stavební techniky ITB se tomto tématu věnovali a zjistili, že v případě průměrné účinnosti ventilace, difunduje přes vnější stěny nejvýše do 1% celkového proudu vodní páry odstraňované z obytných místností. Vliv druhu tepelné izolace na velikost prostupu vodní páry přes stěny je tedy zanedbatelný. Rozdíl toku vodní páry difundující přes stěny nezateplené a stěny zateplené pěnovým polystyrenem činí do 4 g/h. Vzhledem k toku vodní páry odváděné v průměrném bytu pomocí ventilace (cca 300g/h) je toto množství naprosto bezvýznamné. Ještě menší vliv má změna teploty vnějšího ovzduší. Součástí moderních dřevostaveb a pasivních budov je navíc vzduchotěsná vrstva, aby nedocházelo k únikům tepla z budovy přes obvodové konstrukce. K ověření vzduchotěsnosti slouží tzv. Blowerdoor test.
Obr. Prostup vodní páry přes obvodové stěny v závislosti na druhu tepelné izolace a násobku výměny vzduchu v budově ventilací.
Zdroj: Andrej Bobociński Mgr. inž., Instytut Techniki Budovlanej a Jerzy A. Pogorzelski Prof. dr hab. Inž., Instytut Techniki Budovlanej, 2000
