Zaměřeno na technické izolace – Výrobkové normy pro tepelné izolace v průmyslu

Autor nás seznamuje s revoluční změnou přístupu k deklarování vlastností tepelných izolací. Pro revoluční praxi zde narůstá další nutnost zabývat se vlastnostmi tepelných izolací do větší hloubky s důrazem na lepší orientaci v problematice. Článek upřesňuje postup projektantů při návrzích tepelných izolací i pro potrubní rozvody.

Recenzent: Richard Valoušek

Úvod

Do oboru technických izolací přinesl rok 2012 velké změny v legislativě. V platnost vstoupila celá řada nových harmonizovaných norem. Nesou označení ČSN EN 14303 až 14309, 14313 a 14314. Jedná se výrobkové normy, které definují izolace z minerální vlny (MW), elastomerní pěny (FEF), pěnového skla (CG), křemičitanu vápenatého (CS), extrudovaného polystyrenu (XPS), polyuretanové pěny (PUR), pěnového polystyrenu (EPS), polyetylenové pěny (PEF) a fenolické pěny (PF). Normy vstoupily v platnost v listopadu 2009 a po přechodném období jsou od srpna 2012 pro výrobce technických izolací závazné. S nástupem závaznosti připadla výrobcům povinnost nechat své produkty posoudit u notifikované osoby. Vyžaduje se označování výrobků značkou shody CE (deklarováno ES certifikátem shody) a výrobce musí spolu s výrobkem předkládat informace o produktu nejméně v rozsahu uvedeném v příslušné normě. Dosud obvyklá stavebně technická osvědčení (STO) tedy ztrácejí platnost.

Výrobkové normy

Detailněji se zaměříme na normu ČSN EN 14303, která se zabývá výrobky z minerální vlny. Norma taxativně uvádí, které vlastnosti musí výrobce uvádět povinně, případně kterou jinou povolenou zkouškou je může nahradit. Rozměrová stabilita se nahrazuje stálostí vlastností při stárnutí. Působení vysoké teploty se nahrazuje měřením nejvyšší provozní teploty. Dále se musí povinně uvést ještě tepelná vodivost, tolerance lineárních rozměrů a reakce na oheň.

Součinitel tepelné vodivosti

Součinitel tepelné vodivosti chápaný jako látková vlastnost materiálů se zjišťuje měřením na vzorcích, které probíhá při přesně definovaných podmínkách, a které se liší pro rovinné vzorky (podle normy ČSN EN 12667) a pro izolační pouzdra a segmenty (podle ČSN EN ISO 8497).

Výsledkem měření je součinitel tepelné vodivosti, jehož platnost lze vztahovat pouze a jedině na vyšetřený vzorek a podmínky panující při laboratorním měření. Výrobci izolací obvykle uváděli takto naměřené hodnoty tepelné vodivosti ve svých technických listech. Tato praxe se však nejpozději od srpna 2012 změnila kvůli povinné certifikaci dle ČSN EN 14303.

Je tomu tak proto, že oproti dosud obvyklé praxi, se nyní rozlišují tři různá pojetí součinitele tepelné vodivosti:

• laboratorní (měřená),
• deklarovaná,
• a návrhová.

Výrobci ve svých technických listech musejí nově uvádět křivku deklarované tepelné vodivosti podle definice v ČSN EN ISO 13787. Jedná se o statistické vyhodnocení více naměřených křivek a nalezení horní meze pro všechny aktuálně naměřené hodnoty. Deklarovaná tepelná vodivost je obecně horší, než dosud obvykle uváděné hodnoty. Dává však záruku, že skutečná kvalita výrobku se může odlišovat jen a jen na stranu lepší. Cílem je zamezit výrobcům uvádět pouze historicky nejlepší naměřené výsledky.

Pro práci projektanta slouží tepelná vodivost návrhová. Zahrnuje uvážení možných vlivů souvisejících s provozními podmínkami technických zařízení budov a průmyslových instalací.

Mezi ně patří:

• a) Nelinearita závislosti součinitele tepelné vodivosti na teplotě. Její vliv se vyjadřuje součinitelem F_Dq.
• b) Vlhkost. Vliv průměrného předpokládaného obsahu vlhkosti materiálu v rovnovážném stavu se vyjadřuje převodním součinitelem F_m.
• c) Stárnutí se vyjadřuje převodním součinitelem F_a.
• d) Stlačení použité v aplikaci se vyjadřuje převodním součinitelem F_C.
• e) Vliv konvekce se vyjadřuje převodním součinitelem F_c. V normě ČSN EN ISO 23993 je použit nesprávný překlad – vliv vedení tepla v materiálu.
• f) Převodní součinitel tloušťky F_d se používá v těch případech, pokud byla tepelná vodivost izolace zjištěna na vzorku s tloušťkou menší než s jakou je navržena.
• g) Vliv otevřených spár se vyjadřuje převodním součinitelem F_j.
• h) Tepelné mosty, které jsou běžnou součástí izolačního systému (např. distanční podložky), jsou uvažovány hodnotou Dl.

Velikost jednotlivých převodních součinitelů je uvedena v normě ČSN EN ISO 23993 a jejích přílohách. Tam, kde zatím není dostatek zkušeností, se připouští „kvalifikovaný odhad“ součinitele tak, aby byl výsledek výpočtu na straně větší bezpečnosti.

Návrhová hodnota součinitele tepelné vodivosti se získá buď:

• z deklarované hodnoty součinitele tepelné vodivosti převedené na podmínky použití podle rovnice:
  

  l = l_d·F + Dl
  kde se hodnota Dl, jakožto přídavná hodnota pro pravidelné tepelné mosty, získá podle 7.9 [5] a celkový převodní součinitel F je:
  F = F_Dq·F_m·F_a·F_C ·F_c ·F_d ·F_j
  a to ve sledu naznačeném v tab. 1

• nebo z hodnot zjištěných experimentálně při podmínkách použití.

Přes zdánlivou složitost stanovení hodnoty tepelné vodivosti, která má být dosazována do jednoduchých vzorců pro tepelně-technické výpočty se odborník poměrně rychle orientuje v hodnocení významu dílčích úprav pro řešení konkrétní tepelné úlohy a naučí se je používat podle charakteru a předpokladu vyskytujících se vlivů. V běžné praxi jednoduchých izolací na vodovodních, topenářských a vzduchotechnických instalacích budou projektanti zřejmě využívat zjednodušení založeného na jejich odborném odhadu a návrhovou tepelnou vodivost stanoví z deklarované vynásobením jedním odhadnutým koeficientem zahrnujícím všechny vlivy a nebudou detailně rozebírat vliv každé objímky atd.

Nejvyšší provozní teplota

Pro správný výběr tepelněizolačního materiálu je jedním z důležitých kritérií maximální teplota, pří níž ještě nedochází ke změnám požadovaných vlastností izolačního materiálu (rozměrové stálosti, tepelných a mechanických vlastností, změn vzhledu, odolnosti vůči samovolnému vzestupu vnitřní teploty a jiné). Dříve se materiál mohl používat až do teploty, která se nazývala klasifikační teplotou, maximální teplotou, teplotní odolností, apod.

Nově norma ČSN EN 14706 a ČSN EN 14707 zavádí jednotné označení nejvyšší provozní teplota, často označovaná zkratkou MST – z anglického maximum service temperature.

Je to teplota, při které může být izolace trvale použita v provozních podmínkách, kde se předpokládá statické či dynamické zatížení (vibrace) a podobné vlivy. Určuje se testováním v laboratoři na větším počtu vzorků podle podmínek definovaných v ČSN EN 14706 (pro plošné výrobky) a ČSN EN 14707 (pro izolační pouzdra a segmenty). Hlavním kritériem pro průběžné hodnocení průběhu dílčích zkoušek je:

• překročení deformace 5 % pod zatížením 500 Pa (tzn. pro vzorek tloušťky 100 mm je to 5 mm),
• dosažení viditelného slinutí uvnitř vzorku nebo
• narušení struktury izolace.

Ke konečnému výsledku se dospěje opakovaným měřením při různých teplotách.

Reakce na oheň

Pojem reakce na oheň není nový. Norma ČSN EN 13501-1, která nahradila dříve měřený stupeň hořlavosti dle ČSN 730862, je zaměřena na širší problematiku požární bezpečnosti. Platí již několik let a zabývá se stavebními výrobky a podlahovinami. Nová verze této normy z roku 2007 se důkladně zabývá i stanovením reakce na oheň pro izolační pouzdra. Tímto doplňkem se původní dvě kategorie sledovaných výrobků (stavební výrobky a podlahové krytiny) rozšířily na tři.

Rozšířená norma zavádí pro nově sledovaný druh výrobků – tepelněizolační pouzdra, zcela novou, velmi přísnou zkušební metodiku, jejíž výsledky musejí být od výsledků zkoušek jiných materiálů výrazně odlišeny.

Všechny uvedené normy řadí sledované výrobky podle výsledků zkoušek do kategorií označovaných velkými písmeny. Kvalifikační třídy však nejsou zaměnitelné – viz tab. 2.

Označení tříd reakce na oheň pro tepelněizolační pouzdra zvýrazňuje z dříve uvedeného důvodu připojením spodního indexu L, tedy A1_L, A2_L, B_L, C_L, D_L, E_L, F_L. Toto označení se vztahuje na potrubní pouzdra s maximálním vnějším průměrem do 300 mm. To jsou průměry, které jsou v topenářské praxi používány nejčastěji. Potrubí s většími průměry spadají do kategorie stavebních výrobků, tedy prvků plošných, u nichž se označení prostými velkými písmeny nezměnilo.

Povšechný pohled na možné zařazení náhodně zvolených materiálů do jednotlivých tříd lze vyčíst z tab. 3. Konkrétní třídu reakce na oheň pro specifický výrobek je nutno ověřit u výrobců izolačních materiálů, kteří jsou povinni uvádět třídu reakce na oheň na základě zkoušek provedených ve zkušebnách.

Nejvýznamnější změnou nového znění normy je, že skončí zažitá praxe přenášení reakce na oheň naměřené na rovinné desce na izolační pouzdra. Měření na rovinné desce a na pouzdru jsou nyní dvě odlišné kategorie. Tato problematika nebyla v dřívějších předpisech známa.

Lineární rozměry

Velikost výrobku, tedy rozměry, patří k jeho primárním znakům. Nová výrobková norma ČSN EN 14303 uvádí nejen velmi podrobný postup při zjišťování lineárních rozměrů, ale také závaznou přesnost prováděného měření. Ta je stanovena tolerancemi ve třídě resp. úrovni od T1 do T9 pro měření šířek a délek, a tolerancemi ve třídě resp. úrovni od T1 do T9 pro měření tlouštěk. Pro různé výrobky je předepsáno zatížení vzorku při zjišťování jeho tloušťky.

Definice rozměru výrobku tímto způsobem může vyvolat problémy při jeho praktické aplikaci. Tloušťka deklarovaná výrobcem podle normy (např. při zatížení 1000 Pa) se při odlehčeném stavu na montážním pracovišti poněkud zvětší. Při provádění plechového opláštění izolačních rohoží na potrubí je namontovaná tloušťka rohože vyšší než její nominální hodnota a zejména při větších tloušťkách izolací by plechy připravené předem nešly namontovat.

Kód zatřídění

Uvedená kritéria jsou předmětem systematického sledování a jejich deklarování je nyní povinné. U dalších vlastností je pak již jen na výrobci, zda je chce z důvodů propagačních nebo jiných měřit a rozšířit jimi povinné značení. Mezi tyto vlastnosti lze uvést např. nasákavost (WS1) nebo množství rozpustných iontů chloridu (CL) – požadavek na izolaci u nerezových potrubí, aj. Celé spektrum zbylých deklaratorních možností lze nalézt v ČSN EN 14303.

Pro dosažení jednotnosti je určena symbolika a forma uvádění příslušných znaků. Jejich dodržování je předvedeno na příkladu:

MW – EN 14303 – T2 – ST(+)660 – WS1 – CL10

• MW – označení druhu výrobku, zde minerální vlna,
• EN 14303 – označení příslušné výrobkové normy,
• T2 – označení třídy tolerance tloušťky,
• ST(+) 660 – nejvyšší provozní teplota 660 °C,
• WS1 – krátkodobá nasákavost do 1,0 kg/m²,
• CL 10 – limitní obsah chloridových iontů do 10 mg/kg (požadavek na výrobek v AS kvalitě).

Pokud výrobce deklaruje tyto vlastnosti, zavazuje se tím, že při kontrolním měření v praxi nebudou zjištěny hodnoty horší. Projekční a realizační firma má použitím těchto výrobků s deklarovanými vlastnostmi jistotu, že jejich navržené řešení bude v praxi spolehlivě funkční a projekt je na bezpečné straně.

Označení shody CE

Výrobek je opatřen etiketou, která informuje o důležitých fyzikálních nebo užitných vlastnostech a dále o právních a hospodářských skutečnostech spojených s jeho výrobou a užitím na stavbě. Pokud je prokázána shoda vlastností výrobku se všemi požadavky závazných technických předpisů a právních norem, může být etiketa opatřena značkou CE. Forma a náležitosti etikety či štítku jsou pevně stanoveny v harmonizovaných výrobkových normách – viz obr. 5.

Názorný příklad etikety z praxe splňující legislativní podmínky je uveden na obr. 6.

Vysvětlivky k obr. 6:

• ORSTECH DP 80 ALU: název výrobku – rohož na pletivu s objemovou hmotností 80 kg/m³ vhodná pro izolaci potrubí, vzduchovodů a technologických zařízení
• d = 100 mm: tloušťka měřená pod zátěží 1000 Pa (dle tabulky 3 normy ČSN EN 14303)
• l = 2500 mm: délka po rozbalení balíku
• b = 1000 mm: šířka role

Výrobek dodáván v roli, opatřen hliníkovou fólií vloženou mezi pletivo a izolaci jako ochranu proti prachu

• l [°C] = www.isover.cz: průběh deklarované hodnoty součinitele tepelné vodivosti v závislosti na teplotě uveden v dokumentaci výrobce (např. v technickém listu na webu)
• 09412 4 G 286: výrobní kód
• CE: CE označení shody, sestávající z “CE“ označení uvedeného ve Směrnici 93/68/EHS
• 1390: Identifikační číslo notifikované osoby
• EN 13501-1 = A2-s1,d0: Reakce na oheň
• MW – EN – 14303 – T2 – ST(+)640 –WS1 – CL10: kód zatřídění dle ČSN EN 14303
• EN 14303 : 2009: číslo datované verze evropské normy
• 11: Poslední dvě číslice roku, ve kterém byl CE certifikát vydán
• 1390-CPD-0313/11/P: Číslo certifikátu

Kód zatřídění dle AGI Q 132 a certifikát kvality dle VDI 2055 vydaný na základě každoročního dozorování nezávislou zkušebnou FIW Mnichov

Pro názornost bychom si ukázali i případy výrobků, jejichž producenti buď nezaznamenali změny v legislativě vůbec, anebo nesplňují postup při ověřování a potvrzování požadovaných vlastností izolací a nemůže jim tudíž být vydáno označení shody CE. V obou případech se jedná o hrubé porušení požadavků legislativy.

Hloubka a složitost změn v nových normách, týkajících se tepelněizolačních materiálů, je velmi náročná. Lze očekávat, že čtenáři zaměřenému více na praktické provádění tepelných izolací, může snaha o pochopení normových novinek působit značné obtíže. Ve snaze o pomoc čtenáři jsem pro takovou situaci nejdůležitější změny v terminologii zpracoval do tabulky 4.

Závěr

Uvedený článek o výrobkových normách pro technické izolace informuje o změnách v normalizační legislativě, které jsou závazné od srpna 2012, a přibližuje některé speciální otázky problematiky použitelnosti tepelněizolačních materiálů. Je evidentní, že průběžně inovovaná normalizační činnost přináší poměrně komplikovaný postup při ověřování a potvrzování požadovaných vlastností izolantů. Výrobci musí vynaložit hodně úsilí, aby získali potřebné certifikáty a mohli uvést výrobky na trh. Projektanti musí navrhnout a ve své dokumentaci použít pouze takové výrobky, které splňují výše zmíněné požadavky a mají platné označení shody CE. Smyslem upřesňování je snaha o dosažení vyšší kvality výrobků, větší bezpečnosti staveb i zařízení a vyloučení nekalé konkurence nabízející výrobky bez zaručených vlastností, původu a dalších náležitostí.

I když se popsané změny nejvíce dotýkají výrobců izolačních materiálů, tak ani projektanti se neobejdou bez potřebných znalostí, protože musí při návrhu stavby zvolit vždy takové výrobky, které splňují stanovené požadavky během životnosti stavby, jak jim to ukládá stavební zákon. Projektanti se potřebují orientovat nejen v normách projektových, ale i v příslušných normách výrobkových, zkušebních a klasifikačních, aby zajistili soulad požadavků zařízení a vlastností izolací. ­Realizační firmy si musí být jisty, že izolační výrobky, které na stavbě montují, jsou certifikovány a mají platný ES certifikát shody. Je tedy nutné ro­zumět významu značení na etiketách a v připojené průvodní obchodní ­dokumentaci se naučit hledat a číst a porovnávat takto zjištěné hodnoty s vlastnostmi, které uživatel očekává, či které předepisuje projekt a specifikace.

Prameny

[1] ČSN EN 14303: 2010. Tepelně izolační výrobky pro zařízení staveb a průmyslové instalace – Průmyslově vyráběné výrobky z minerální vlny (MW) – Specifikace
[2] ČSN EN 12667: 2001. Tepelné chování stavebních materiálů a výrobků – Stanovení tepelného odporu metodami chráněné topné desky a měřidla tepelného toku – Výrobky o vysokém a středním tepelném odporu
[3] ČSN EN ISO 8497: 1998. Tepelná izolace – Stanovení vlastností prostupu tepla v ustáleném stavu tepelné izolace pro kruhové potrubí
[4] ČSN EN ISO 13787: 2003. Tepelně izolační výrobky pro zařízení budov a průmyslové instalace – Stanovení deklarované hodnoty součinitele tepelné vodivosti
[5] ČSN EN ISO 23993: 2011. Tepelně izolační výrobky pro zařízení budov a průmyslové instalace – Stanovení návrhové hodnoty součinitele tepelné vodivosti
[6] ČSN EN 14706: 2006. Tepelně izolační výrobky pro zařízení budov a průmyslové instalace – Stanovení nejvyšší provozní teploty.
[7] ČSN EN 14707: 2008. Tepelně izolační výrobky pro zařízení budov a průmyslové instalace – Stanovení nejvyšší provozní teploty předem tvarované izolace potrubí.
[8] ČSN EN 13501-1: 2010. Požární klasifikace stavebních výrobků a konstrukcí staveb – Část 1: Klasifikace podle výsledků zkoušek reakce na oheň.
[9] AGI Q 132: 2006. Mineral Wool – Insulation Material for Industrial Installation.

---

Specification for Factory Made Indu­strial Insulations

The paper informs about new requirements for thermal insulations for building equipment and industrial installations resulting from European standards EN 14303 to EN 14309, EN 14313 and EN 14314. Products’ certification shall only proceed upon the basis of these harmonized standards.

Keywords: thermal insulation, indu­strial insulation, material specification, European standards, thermal conductivity, maximum service temperature, reaction to fire