Součinitel prostupu tepla je hodnota, jež vyjadřuje celkovou výměnu tepla mezi prostory, které jsou od sebe oddělené určitou stavební konstrukcí. Jednotka W/m2K vyjadřuje, kolik tepelné energie ve Wattech prostupuje obvodovou konstrukcí o ploše 1 m2 při rozdílu venkovní a vnitřní teploty 1 K. Mimo jiné nám tedy dává informaci, do jaké míry je stavební materiál nebo celá skladba konstrukce schopná tepelně izolovat a k jakým tepelným ztrátám skrze konkrétní konstrukci dochází. Čím je hodnota menší, tím lepší jsou tepelně izolační vlastnosti konstrukce.
Význam a legislativní požadavky na součinitel prostupu tepla
Součinitel prostupu tepla je nutné znát zejména u staveb, kde dochází k rekonstrukci či zateplení obálky budovy. Stavební inženýři a architekti se bez této hodnoty neobejdou ani u novostaveb. Hodnota součinitele U musí být u obvodových konstrukcí domu ze zákona dodržena a slouží také k výpočtu tepelných ztrát objektu a k dimenzování otopné soustavy. Součinitel prostupu tepla zateplovaných konstrukcí musí dosahovat stanovených hodnot, které jsou uvedeny v normě ČSN 73 0540-2. Povinnost dosahovat požadovaných, resp. doporučených hodnot součinitele prostupu tepla vychází z vyhlášky č. 78/2013 Sb. o energetické náročnosti budov. Norma stanoví požadavky na zajištění kvalitního životního prostředí v interiéru, životnost konstrukcí, ale především na energetickou náročnost pro samotný provoz budovy.
Zda navrhovat konstrukci na požadovaný či doporučený součinitel je složitější a pravidla pro navrhování obvodových konstrukcí z pohledu tepelně-technického je dáno vyhláškou č. 78/2013 Sb. Každopádně novostavby musí mít všechny obvodové konstrukce navrženy minimálně na požadovaný součinitel prostupu tepla, lépe však na doporučený součinitel prostupu tepla. Konstrukce mimo jiné musí být navrženy tak, aby byly splněny další požadavky plynoucí z legislativních a normových požadavků. Pro součinitel prostupu tepla jsou stanovené normy, které jsou předepsané pro každý konstrukční prvek. Neznamená to ale, že všechny součásti konstrukce mohou být na maximálních předepsaných hodnotách. V rámci domu tak musíte mít některé konstrukční prvky silnější či bytelnější, než by byly ty, jež zcela korespondují s předepsanými normami. Čistě matematicky vzato dodržíte průměrný součinitel prostupu tepla ve chvíli, kdy bude součinitel prostupu tepla každé konstrukční části o 30 % nižší, než je stanovená maximální hodnota.
Definice pojmů a jednotky
- Součinitel prostupu tepla (U): Označuje se velkým písmenem „U“ a jednotku má watt na metr čtvereční krát kelvin [W/m2K]. Informuje o tom, kolik wattů projde 1 metrem čtverečním při rozdílu teplot 1 Kelvin.
- Tepelný odpor (R): Označuje se velkým písmenem „R“. Udává míru odporu proti pronikání tepla a vyjadřuje tepelně izolační vlastnosti konstrukce. Souhrnná jednotka metr čtvereční krát kelvin na watt [m2K/W]. Čím vyšší hodnota tepelného odporu konstrukce je, tím lépe. Tepelný odpor materiálu, tedy jeho schopnost zadržet teplo, závisí na síle materiálu a jeho tepelné vodivosti.
- Rsi: Označuje odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce. Tepelný odpor při přestupu tepla na vnitřní straně je dále rozdělen dle typu konstrukce.
- Rse: Označuje odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce. Tepelný odpor z vnější strany je pochopitelně nižší, tedy Rse = 0,04 m2K/W. Odpory při přestupu tepla na vnitřní a vnější straně konstrukce Rsi a Rse jsou uvedeny v normě ČSN 73 0540-3.
- RT: Vyjadřuje konečný tepelný odpor konstrukce při přestupu tepla se započítáním odporu v interiéru a exteriéru. RT je označení pro odpor při prostupu tepla uváděný v jednotce (m2K)/W - metr čtvereční krát Kelvin na Watt. Hodnoty obou znaků „a“ jsou dány normou ČSN v závislosti na druhu ročního období a poloze stavební konstrukce.
- d: Značí tloušťku vrstvy materiálu uvedenou v metrech.
- λ (lambda): Je součinitel tepelné vodivosti materiálu. Součinitel lambda je určován nejčastěji laboratorně a je uveden v technickém listu výrobku. Izolační materiál je třeba vybírat podle jeho tepelné vodivosti. Tu udává součinitel tepelné vodivosti, který výrobci tepelných izolací uvádějí u svých výrobků. Čím je jeho hodnota nižší, tím má daný materiál lepší tepelně izolační vlastnosti.
Výpočet součinitele prostupu tepla
Pokud se pro výpočet užije níže uvedený vzorec, vyjde nám měrný tepelný tok, ke kterému dochází v celé ploše obvodových konstrukcí. Jinak řečeno určuje, kolik Wattů energie prostupuje skrze všechny konstrukce domu při rozdílu 1 K. Vynásobením této hodnoty číslem 20 vyjde tepelná ztráta ve Wattech, ke které dochází v okamžiku, kdy je rozdíl vnitřní a venkovní teploty zmíněných 20 °C (např. -10 °C venkovní a +10 °C vnitřní). Výpočet tepelného odporu (R) se provede pomocí tloušťky (d) jednotlivých materiálů a jejich součinitelů tepelné vodivosti (λ) následovně: R = d/λ.
Podle směru prostupu tepla konstrukcí rozlišujeme vedení jednorozměrné, týká se prostupu tepla v ploše, např. obvodovou zdí. Dále vedení dvourozměrné, k němu dochází v místě styku dvou dělících konstrukcí.
Čtěte také: Konfigurace plastových oken
Příklad výpočtu součinitele prostupu tepla pro obvodovou stěnu
| Konstrukce | Tloušťka d [m] | Lambda [W/mK] | R [m2K/W] |
|---|---|---|---|
| Omítka vápenocementová | 0,020 | 0,990 | 0,020 |
| Cihla plná pálená | 0,450 | 0,800 | 0,563 |
| Tepelná izolace EPS70 | 0,120 | 0,036 | 3,333 |
| Omítka vápenocementová | 0,020 | 0,990 | 0,020 |
| CELKEM R | 3,936 |
Pro svislou konstrukci směrem do exteriéru:
- Rsi = 0,130 m2K/W
- Rse = 0,040 m2K/W
- CELKEM RT = 4,106 m2K/W
Online kalkulačky a programy pro výpočet prostupu tepla
I pokud jste byli ve škole do fyziky zapálení, tak je vám asi jasné, že spočítat si součinitel prostupu tepla není nic jednoduchého. Pokud manuální výpočet vzdáváte, ale chcete tuto hodnotu znát, tak máte v podstatě dvě možnosti. Buď můžete přenechat tento výpočet odborníkům, nebo zkusit některý z programů, který součinitel prostupu tepla spočítá. Takové programy vás navedou a vypočítají řadu věcí za vás.
Portály jako TZB-info nabízejí "Výpočet prostupu tepla vícevrstvou konstrukcí a průběhu teplot v konstrukci". Tento výpočet Prostup tepla vícevrstvou neprůsvitnou konstrukcí umožňuje určit tepelný odpor a součinitel prostupu tepla konstrukce dle platných norem a výsledek porovnat s požadavky aktuální ČSN 73 0540-2:2011 Tepelná ochrana budov - Část 2. Výpočet je naprogramován v souladu s ČSN 73 0540-4 Tepelná ochrana budov - Část 4: Výpočtové metody a ČSN EN ISO 6946 Stavební prvky a stavební konstrukce.
Do výpočtu lze zadávat:
- Konstrukce s tepelnou izolací proměnné tloušťky.
- Konstrukce se systematickými tepelnými mosty.
- Střechy s opačným pořadím vrstev. Nadměrná korekce uvedená pro obrácené střechy zohledňuje proudění dešťové vody mezi tepelnou izolací a hydroizolační vrstvou.
Do výpočtu lze u každé vrstvy konstrukce dosadit hodnotu součinitele tepelné vodivosti návrhovou nebo změřenou. Využít lze i hodnotu charakteristickou a deklarovanou, které výpočet podle normových postupů přepočítá na hodnotu návrhovou. Tyto nástroje jsou určeny pro profesionály, projektanty, architekty a energetické specialisty.
Čtěte také: Jak spočítat objem betonu
Nové funkce a porovnání s jednovrstvým zdivem
Výpočet prostupu tepla vícevrstvou konstrukcí na TZB-info byl doplněn o nové katalogy výrobců. Zcela novou funkcí výpočtu prostupu tepla při modelování obvodové stěny je porovnání skladby, kterou zadal uživatel výpočtu, se skladbou jednovrstvého zdiva od společnosti HELUZ. Skladby ze zdiva HELUZ mají odpovídající součinitel prostupu tepla jako uživatelem modelovaná skladba. Skladbu HELUZ lze z odkazu ve výpočtu rovnou on-line poptat nebo vyžádat cenovou nabídku, případně se informovat o dalších parametrech.
Každý centimetr izolace stojí peníze. Ale pozor, současně platí: Cenový rozdíl například mezi polystyrenovými deskami až dvojnásobně silnými je vzhledem k celkovým nákladům na zateplení fasád poměrně malý.
Čtěte také: Spotřeba cementu v betonu: návod
tags: #kalkulacka #na #pocitani #prostupu #tepla #strechou