tepeln izolace n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Tepelné izolace PowerPoint Presentation
Download Presentation
Tepelné izolace

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 63

Tepelné izolace - PowerPoint PPT Presentation


  • 235 Views
  • Uploaded on

Jiří Zach: Leden 2011. Vysoké učení technické v Brně Fakulta stavební Ústav technologie stavebních hmot a dílců. Tepelné izolace. 2011. BJ13 - Speciální izolace. Tepelné izolace. Historie Vývoj u nás – 60. léta 20. stol. → tepelně technické požadavky na stav. konstrukce

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Tepelné izolace' - zody


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
tepeln izolace

Jiří Zach: Leden 2011

Vysoké učení technické v Brně

Fakulta stavební

Ústav technologie stavebních hmot a dílců

Tepelné izolace

2011

BJ13 - Speciální izolace

tepeln izolace1
Tepelné izolace
  • Historie
  • Vývoj u nás – 60. léta 20. stol. → tepelně technické požadavky na stav. konstrukce
  • Současnost – vývoj nových moderních st. materiálů

Snaha připravit materiály s relativně vysokými mechanickými vlastnostmi a nízkou objemovou hmotností, na které závisí hodnota součinitele tepelné vodivosti.

rozd len tepeln izola n ch materi l
Rozdělení tepelně izolačních materiálů
  • Pěnoplastické látky (pěnové polystyreny, extrudované polystyreny, pěnové polyuretany,…)
  • Vláknité materiály (skleněná, minerální, syntetická vlákna, izolace na bázi ovčí vlny)
  • Pěněné silikáty (pěnové sklo)
  • Minerální materiály (expandovaný perlit, expandovaný vermikulit,..)
  • Organické materiály (materiály na bázi dřeva, přírodních vláken, celulózových vláken)
  • Materiály nové generace (kalciumsilikáty, vakuové izolace)
rozd len tepeln izola n ch materi l dle pou it a zp sobu aplikace
Rozdělení tepelně izolačních materiálů dle použití a způsobu aplikace
  • Vnější izolace obvodového pláště
  • Izolace střešního pláště
  • Vnitřní vodorovné a svislé konstrukce
  • Vnitřní izolace obvodového pláště
  • Speciální aplikace
1 p nov polystyren eps
1. Pěnový polystyren EPS
  • Vynalezen 1949 v Německu – Fritz Stastny
  • Nízká objemová hmotnost 30 kg.m-3

X

Velmi dobré mechanické vlastnosti

  • Velmi dobré tepelně technické a akustické vlastnosti
  • λ = 0,035 W.m-1.K-1
  • Časté využití v praxi
p nov polystyren eps v roba
Pěnový polystyren EPS - výroba

Základní surovina: zpěňovatelný polystyren

perly obsahující 6-7 % pentanu (nadouvadlo)

Polymerizace styrenu

p nov polystyren eps v roba1
Pěnový polystyren EPS - výroba

3 fáze výroby:

  • Předpěnění
  • Meziuskladnění
  • Vytváření (výroba bloků, desek, tvarovek, popř. pásů)
z kladn fyzik ln a mechanick vlastnosti eps
Základní fyzikální a mechanické vlastnosti EPS
  • Odolává teplotám od -150°C do +80°C
  • Dlouhodobě neodolává účinkům UV záření
  • Vykazuje v poměru k velmi nízké objemové hmotnosti velmi vysoké mechanické vlastnosti

Pevnost v tlaku … 70–200 kPa při 10% deformaci

Pevnost v tahu …přes 100 kPa

Objemová hmotnost … 15–35 kg.m-3

Velmi nízká dynamická tuhost … 0–30 MPa.m-1 u elastifikovaného polystyrenu

  • Nerozpustný v H2O, nenabobtnává
  • Max. objemová nasákavost 4–5 %
  • Faktor difúzního odporu 20–100
  • Reakce na oheň dle ČSN EN 13501-1 třída B
tepeln technick vlastnosti eps
Tepelně technické vlastnosti EPS

Součinitel tepelné vodivosti λzávisí na:

  • Objemové hmotnosti

Nejnižší tepelná vodivost při objemové hmotnosti v rozmezí 30–50 kg.m-3.

  • Vlastnostech pórové struktury

EPS vykazuje velmi vysokou pórovitost. Jeho objem je tvořen: 2 % polystyrenu a z 98 % vzduchu

  • Vlhkostním obsahu
  • Teplotě
2 extrudovan polystyren xps
2. Extrudovaný polystyren XPS

Výroba XPS a polystyrenových desek z XPS:

→ zahřátí polystyrenu spolu s napěňovací přísadou, retardérem hoření a nukleačním činidlem v extrudéru

→ tekutá pěna

→ protlačení skrz vytvářecí ústí

→ chlazení v chladící části extrudéru za sníženého tlaku.

extrudovan polystyren xps
Extrudovaný polystyren XPS
  • Odolává teplotám od -150°C do +70°C
  • Neodolává účinkům UV záření
  • Ve srovnání s EPS ještě výhodnější poměr objemové hmotnosti a mechanických vlastností

Pevnost v tlaku XPS desek… 300–500 kPa při 10% deformaci

Objemová hmotnost … 30–40 kg.m-3

  • Nerozpustný v H2O, nenabobtnává
  • Nenasákavý, max. objemová nasákavost 0,5 %
  • Faktor difúzního odporu 100–250
  • Reakce na oheň dle ČSN EN 13501-1 třída B
  • Uzavřená pórová struktura
  • Součinitel tepelné vodivosti 0,029–0,040 W.m-1.K-1
3 polyuretanov izola n p na pur pir
3. Polyuretanová izolační pěna (PUR/PIR)
  • PUR montážní pěna - k vypěňování spár v konstrukcích a při montáži výplňových prvků
  • Stříkané PUR izolace a PUR izolační desky

-vyšší odolnost vůči působení vlhkosti

-vyšší mechanické vlastnosti

-objemová stabilita

-extrémně nízká hodnota součinitele tepelné

vodivosti 0,024 – 0,026 W.m-1.K-1.

  • Reakce na oheň dle ČSN EN 13501-1 třída B
polyuretanov izola n p na pur
Polyuretanová izolační pěna (PUR)
  • Vznik: polyadicí difenyldiizokyanátu a směsí vícesytných polyéter a polyester alkoholů, aktivátorů, katalyzátorů, stabilizátorů, vody, retardérů hoření a nadouvadel
  • Vlivem teploty a vznikajícího CO2 → napěnění hmoty – uzavřená mikroskopicky buněčná struktura →výborné tepelně izolační a hydroizolační vlastnosti
  • Mechanické vlastnosti PUR pěny závisí na:
  • její struktuře
  • její objemové hmotnosti
polyisokyanur tov izola n p na pir
Polyisokyanurátová izolační pěna (PIR)
  • PIR je tuhá polyisokyanurátová pěna, která se svým vzhledem i tepelně izolačními vlastnostmi podobá materiálu PUR.
  • Oproti PUR má dobrou požární odolnost.
  • Desky PIR jsou vhodné zejména jako tepelná izolace plochých střešních plášťů.
  • Velmi nízká hodnota součinitele tepelné vodivosti 0,023 W.m-1.K-1.
polyuretanov izola n p na pur1
Polyuretanová izolační pěna (PUR)

Součinitel tepelné vodivosti λPUR pěny závisí na:

  • uzavřenosti pórové struktury
  • množství a velikosti pórů
  • objemové hmotnosti

Pohybuje se v rozmezí 0,023–0,030 W.m-1.K-1.

Se ↑ objemovou hmotností hodnota součinitele tepelné vodivosti postupně ↓ a od 50 kg.m-3 začíná postupně znovu narůstat.

4 miner ln vlna mw
4. Minerální vlna MW
  • nejrozšířenější tepelně izolační materiál na trhu
  • největší předností je vysoká požární odolnost → reakce na oheň dle ČSN EN 13501-1 třída A1

Použití MW v aplikacích, kde nejsou běžné pěnoplastické izolační materiály použitelné. Jedná se především o:

- tepelnou izolaci fasádních systémů v požární výšce nad 22,5m, požární pásy nad otvory ve výšce nad 12 m

- izolaci parovodů a potrubí

- izolaci kotlů a pecí

- použití jako požární izolace pro zvýšení požární odolnosti nosných částí stavebních konstrukcí

miner ln vlna mw
Minerální vlna MW

Technologie výroby minerální vlny

Dle použité vstupní suroviny rozeznáváme 3 základní typy minerální vlny:

  • čedičová vlna
  • strusková vlna
  • skelná vlna

Základní surovina je s tavidly roztavena v kupolové peci. K roztavení suroviny dochází v závislosti na jejím složení a na přídavku taviv přibližně okolo teploty 1500°C.

miner ln vlna mw1
Minerální vlna MW
  • Součinitel tepelné vodivosti se pohybuje v rozmezí 0,032–0,050 W.m-1.K-1
  • Při nízkých objemových hmotnostech vykazuje MW vysokou průvzdušnost
  • Při ↑ objemové hmotnosti se hodnota součinitele tepelné vodivosti postupně ↓, což je následkem snížení tepelného toku vlivem sálání a proudění, od asi 65 kg.m-3 se začíná hodnota součinitele tepelné vodivosti znovu postupně zvyšovat, což je dáno vzrůstajícím přenosem tepla v pevné fázi minerálních vláken vedením.
miner ln vlna mw2
Minerální vlna MW

Dle mechanických vlastností lze rozdělit minerálně vláknité výrobky na:

a) nezatížené – stlačitelné materiály, mechanické vlastnosti prakticky zanedbatelné, mechanické vlastnosti nejsou výrobcem nedeklarovány

b) zatížené – mechanické vlastnosti se liší dle použití a druhu izolace

Napětí při 10% deformaci … asi 40 kPa (60 kPa)

Pevnost v tahu kolmo k desce dle orientace vláken:

  • u rohoží … 7,5–15 kPa
  • u lamel až … 90 kPa

Faktor difúzního odporu … 1,5–3

Malá nasákavost … do 3 %

5 sklen n vlna
5. Skleněná vlna

Svými vlastnostmi a použitím se příliš neliší od MW, liší se výrobou.

2 způsoby výroby:

  • 1. způsob: tzv. odstředivý způsob (podobný výrobě MW)

tloušťka vláken … 20 až 30 

  • 2. způsob: Základní suroviny se zahřívají na teplotu 1100–1300°C v přepadové vanové peci → tavenina se přivádí do menší pícky zahřívané na teplotu 1400–1500°C → zhomogenizovaná tavenina přichází do jemných trysek → tažení vláken, proudem páry nebo vzduchem. Vyrobená vlákna padají na transportér, který dopraví vlnu k dalšímu zpracování. Další zpracování vláken je podobné jako u MW.

Narozdíl od MW se však nevytváří ze skelných vláken lamelové rohože a vlákna jsou většinou orientována podélně.

tloušťka vláken … 20 až 30 

sklen n vlna
Skleněná vlna
  • Součinitel tepelné vodivosti v širokém rozmezí 0,030–0,050 W.m-1.K-1
  • Třída reakce na oheň je u skelných rohoží A1 nebo A2
  • Nasákavost … do 4 %
  • Nejlepších hodnot tepelné vodivosti dosahuje skelná rohož při objemových hmotnostech v rozmezí 40–50 kg.m-3
  • Hodnota součinitele tepelné vodivosti skelné rohože se spolu s teplotou silně zvyšuje
6 aerogely vakuov izolace
6. Aerogely – vakuové izolace
  • Nový trend v oblasti vývoje tepelných izolací
  • Hodnota součinitele tepelné vodivosti aerogelů může být až 10x nižší než u běžných materiálů, jako je EPS nebo MW

Vznik gelu

  • gelová struktura vzniká dostatečným propojením řetězců oxidů, vzniká tzv. Alcogel, který se skládá z tuhé a kapalné části, zabírající stejný objem

Aerogel

- vzniká odstraněním (superkritickou extrakcí) kapalné fáze z alcogelu bez porušení struktury pevné fáze

aerogely vakuov izolace
Aerogely – vakuové izolace

Příprava aerogelu – ve 2 krocích:

  • Vytvoření mokrého gelu
  • Vysoušení → tvorba aerogelu

Základní gelová fáze vzniká kondenzací křemičitanu sodného. Soli vytvořené během chemických reakcí, které nejsou chemicky vázány v gelové struktuře, musí být odstraněny opakovaným vymýváním.

Nejčastěji používané vstupní suroviny pro výrobu aerogelů jsou tetramethyl ortosilikát (TMOS, Si(OCH3)4) a tetraethyl ortosilikát (TEOS, Si(OCH2CH3)4)

Pro urychlení reakce vzniku aerogelu jsou používány katalyzátory (kyselé, zásadité), které ovlivňují nikrostrukturu aerogelu a mají vliv i na jeho fyzikální a optické vlastnosti

aerogely vakuov izolace1
Aerogely – vakuové izolace

Aerogely dělíme dle reakce na:

  • jednostupňové
  • dvoustupňové

Jednostupňové zásaditě katalyzované aerogely vykazují většinou vyšší pevnosti, ale jsou křehčí než dvoustupňové aerogely.

Dvoustupňové aerogely obsahují naopak vyšší podíl menších pórů a jsou průsvitnější než jednostupňové aerogely.

aerogely vakuov izolace2
Aerogely – vakuové izolace

Superkritické sušení- finální a nejdůležitější technologický krok výroby

Kapalina uvnitř gelu je odstraněna a zůstávají pouze spojené silikátové řetězce. Proces může být proveden odpařením a odstraněním C2H5OH nebo za pomocí CO2 - odvzdušněním.

Proces probíhá v autoklávu naplněným etanolem. Systém je přetlakový s tlakem 5,2–5,9 MPa s CO2 a chlazením až na 5–10°C.

z kladn fyzik ln vlastnosti aerogelu
Základní fyzikální vlastnosti aerogelu
  • Objemová hmotnost … 0.003-0.35 g.cm-3
  • Vnitřní povrch … 600-1000 m2g-1
  • Pórovitost … 85 – 99 %
  • Podíl tuhé fáze … 1 - 15 %
  • Střední průměr pórů … ~20 nm
  • Základní průměr částic … 2-5 nm
  • Teplotní odolnost … do 500°C
  • Součinitel teplotní roztažnosti …2.0-4.0.10-6 m.m-1
  • Součinitel tepelné vodivosti 0,004 – 0,017 W.m-1.K-1
  • Pevnost v tahu … 16 kPa
  • Dielektrická konstanta … ~1.1
tepeln izola n vlastnosti aerogelu
Tepelně izolační vlastnosti aerogelu
  • Extrémně nízká tepelná vodivost, kterou lze snižovat dále vakuováním

Tepelná vodivost materiálu = ∑ přenos tepelné energie (vedením v pevné fázi, prouděním v plynné fázi a sáláním v oblasti infračerveného spektra).

Jednotlivé tři složky přenosu tepelné energie se v závislosti na okolních podmínkách (především na teplotě aerogelu a okolí) mění.

  • Typická hodnota součinitele tepelné vodivost aerogelu je 0,015 - 0,017 W.m-1.K-1.
z vislost sou initele tepeln vodivosti na tlaku u ist ho aerogelu a aerogelu s p davkem uhl ku
Závislost součinitele tepelné vodivosti na tlaku u čistého aerogelu a aerogelu s přídavkem uhlíku
aerogely vakuov tepeln izolace pou it v praxi
Aerogely – vakuové tepelné izolace - použití v praxi
  • Sanace historických budov

+ - dobré tepelně izolační vlastnosti

- malá účinná tloušťka

Aplikace: desky → speciální lepidla → povrch konstrukce

Funkce izolační vrstvy: účinná parozábrana s ekvivalentní difúzní tloušťkou 5.105–2.107 m v závislosti na provedení spojů jednotlivých izolačních desek.

7 tepeln izolace na organick b zi
7. Tepelné izolace na organické bázi
  • Izolace na bázi dřeva
  • Izolace na bázi celulózy
  • Korek
  • Len, konopí a rákos
  • Sláma a seno
tepeln izolace na organick b zi
Tepelné izolace na organické bázi
  • Vzrůstající objem odpadů vede k zamyšlení nad jejich dalším možným využitím či odstraněním, pokud možno s co nejmenším vlivem na životní prostředí
  • Příklady odpadů využívaných pro tepelně izolační materiály na organické bázi:

recykláty ze zemědělství, zpracování dřeva, chovu dobytka a dalších jiných odvětví průmyslu (např. papírenský průmysl)

izolace na b zi d eva
Izolace na bázi dřeva
  • Zbytky dřeva a dřevěných materiálů z lesního hospodářství, dřevozpracujícího průmyslu,…

Např. hobliny, odřezky, kmeny, větve, piliny, opotřebené dřevo,…

  • Nejvíce rozšířený izolační materiál na bázi dřeva je Heraklit, který je nejstarším průmyslově vyráběným tepelně izolačním materiálem

V současnosti dvouvrstvé a třívrstvé izolační desky v kombinaci s polystyrenem či minerálním vláknem.

izolace na b zi d eva1
Izolace na bázi dřeva

Výroba heraklitových desek probíhá následujícím způsobem:

- Výroba dřevní vlny ze surového dřeva

- Míšení dřevní vlny s cementem, přísadami (mineralizačními a protiplísňovými, urychlujícími tuhnutí a tvrdnutí cementu), dřevním odpadem a vodou

- Uložení směsi do forem a lisování desek

- Vyzráním pojiva desek

- Zařezávání desek do požadovaných rozměrů

izolace na b zi d eva heraklit
Izolace na bázi dřeva - Heraklit

Použití heraklitu:

  • tepelná izolace stěn a stropů s možností použití omítek při dřevěných a skeletových stavbách
  • tepelně izolační obklady nosníků, průvlaků, pilířů, stropů a obvodových zdí ztracené bednění stropních a věncových konstrukcí.
  • k tepelné izolaci teplovzdušných kanálů
  • k zhotovení příček a dělících stěn
  • k zhotovení půdních vestaveb a bytových jader
slide48
Dřevní vlna pro výrobu heraklitových desek

Tepelně izolační deska z dřevité vlny a cementového pojiva

Dvouvrstvá tepelně izolační deska

izolace na b zi d eva heraklit1
Izolace na bázi dřeva - Heraklit

Fyzikální vlastnosti závisí na objemové hmotnosti.

Objemová hmotnost … 250–500 kg.m-3

Pevnost v tahu za ohybu se … 0,4–2,0 MPa

Napětí při 10% deformaci … 0,02–0,15 MPa

Faktor difúzního odporu … 4–7

Součinitel tepelné vodivosti … 0,073–0,090 W.m-1.K-1

izolace na b zi d eva2
Izolace na bázi dřeva

Další možnosti zpracování dřeva a jeho odpadu:

  • Dřevoštěpkové tvárnice a desky
  • Dřevocementové tvárnice
  • Dřevobeton s integrovanou přídavnou polystyrenovou izolací
  • Štěpkocementové desky
izolace na b zi celul zy
Izolace na bázi celulózy
  • Vznik: rozvlákněním starého papíru a přidáním speciálních přísad (borové soli)
  • Úprava vláken → materiál nehořlavý s nulovým šířením plamene, ochrana proti houbám, plísním,…
  • Použití: dodatečné zateplení stav. konstrukcí, uložení izolace na vodorovné plochy, izolační nástřik (celulózová vlákna+voda+Sokrat nebo Karsil), silniční stavitelství
izolace na b zi celul zy1
Izolace na bázi celulózy

Z hlediska klasifikace celulózových vláken dle reakce na oheň (ČSN EN 13501-1) jsou dány jejich vlastnosti přídavkem pojiva a obsahem boritých solí:

  • suchý materiál: C
  • nastříkaný s pojivem Karsil - E 01: B
  • nastříkaný s pojivem Sokrat 2802A: D

Objemová hmotnost celulózových vláken:

volně uložených … 35–45 kg.m-3

strojně uložených … 30–60 kg.m-3

u nástřiků s vodou nebo pojivy … 45–90 kg.m-3

izolace na b zi celul zy2
Izolace na bázi celulózy

Tepelně izolační parametry

Součinitel tepelné vodivosti

  • volně ložený nebo mírně zhutněný zásyp

λ= 0,037 W.m-1.K-1

  • nástřiku s vodou λ= 0,039 W.m-1.K-1
  • nástřiku s pojivem λ= 0,042 W.m-1.K-1

Faktor difúzního odporu

  • násyp z celulózových vláken 1,5–3
  • při použití pojiva 2–4

Nevýhody: vyšší navlhavost 16,6 % (20°C, 90 %)

7 3 korek
7.3. Korek
  • Lehký, pružný, odolný vůči H2O, plísním, chemikáliím
  • Odolný vůči mech. tlaku, tlumí hluk vibrace
  • Použití: podlahy
  • Součinitel tepelné vodivosti 0,04–0,10 W.m-1.K-1
7 4 len konop a r kos
7.4. Len, konopí a rákos

Len

  • 100% přírodní, pěstovaný v našem klimatu, dobré izolační vlastnosti
  • Na trhu ve 3 formách: volně sypaný, plsť, desky
  • Nevýhody: lněná vlákna – hořlavá, snadno se lámou
  • Pro omezení lámavosti → přidání polyesterových vláken

Konopí

  • Podobné vlastnosti jako len
  • Omezuje navíc hluk a vibrace
  • Desky “sendvičového“ typu
  • Tepelná a zvuková izolace
len konop a r kos
Len, konopí a rákos

Rákos

  • Tradiční stav. materiál, oproti slámě tvrdší a odolnější, nepodléhá biologickému rozkladu, snížené riziko samovznícení
  • Využití: došky – snopky z žitné slámy, rákosu nebo kukuřice
sl ma a seno
Sláma a seno

Sláma

  • Malá energetická náročnost
  • Snadno dostupná a likvidovatelná

Nevýhody: vysoká hořlavost, není odolná vůči škůdcům a vlhkosti →hydrofobizace

Využití: slaměné panely, tzv. ekopanely- kotví se jen do podlahy a stropu, samonosné,

nevyžadují ani tepelnou a zvukovou izolaci, využití jako opláštění obvodové nenosné stěny s dřevěnou nosnou kostrou

sl ma a seno1
Sláma a seno

Ekopanely

  • Objemová hmotnost … 350–500 kg.m-3
  • Součinitel tepelné vodivosti … 0,10–0,13 W.m-1.K-1
  • Faktor difúzního odporu … 12–14
  • Pevnost v tahu za ohybu … 0,15 MPa
sl ma a seno2
Sláma a seno

Fotografie slaměného ekopanelu

sl ma a seno3
Sláma a seno

Seno

  • Podobné vlastnosti a využití jako sláma
  • Dostupnější, ale snadněji podléhá přirozené biologické zkáze