Zajištění efektivního prostupu tepla izolací je klíčové pro energetickou náročnost budov a kvalitu vnitřního prostředí. Vliv tepelné izolace je výrazný a lze jej také matematicky odvodit. Nejvíce tepla přitom uniká střechou. Programy jako Nová zelená úsporám přispívají k modernizaci budov, kde se docílí snížení tepelné ztráty budovy, a to nejenom díky zateplení stavby, ale také díky výměně oken, použitím ekonomičtějšího a zároveň i ekologičtějšího zdroje vytápění. Zaměřme se ale především na oblast zateplení a jeho klíčové parametry.
Základní pojmy a veličiny v oblasti prostupu tepla
Součinitel prostupu tepla U
Ve stavební praxi a požadavcích norem se používá tzv. součinitel prostupu tepla označovaný písmenem „U“. Tato hodnota nám určuje celkovou výměnu tepla mezi prostory oddělenými od sebe určitou stavební konstrukcí. Součinitel prostupu tepla informuje o tom, kolik wattů projde 1 metrem čtverečním při rozdílu teplot 1 Kelvin. Čím je hodnota menší, tím lepší jsou tepelně izolační vlastnosti konstrukce. Jednotka je watt na metr čtvereční krát kelvin [W/m2K].
Tepelný odpor R
Tepelný odpor udává míru odporu proti pronikání tepla. Vyjadřuje tepelně izolační vlastnosti konstrukce a označuje se velkým písmenem „R“. Jednotka je metr čtvereční krát kelvin na watt [m2K/W]. Výpočet se provede pomocí tloušťky (v metrech) jednotlivých materiálů a jejich součinitelů tepelné vodivosti: R=d/λ (kde d je tloušťka a λ součinitel tepelné vodivosti). Vyjadřuje konečný tepelný odpor konstrukce při přestupu tepla se započítáním odporu v interiéru a exteriéru. Hodnoty obou znaků „a“ jsou dány normou ČSN v závislosti na druhu ročního období a poloze stavební konstrukce.
Součinitel tepelné vodivosti λ (lambda)
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.
Typy prostupu tepla
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: Správný poměr cementu pro beton
Relevantní normy a výpočty
Výpočet prostupu 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. Například korekce uvedená pro obrácené střechy zohledňuje proudění dešťové vody mezi tepelnou izolací a hydroizolační vrstvou.
Vliv tepelné izolace a parobrzd
Vliv tepelné izolace na celkové tepelné ztráty budovy je klíčový. Tepelný odpor materiálu, tedy jeho schopnost zadržet teplo, závisí na síle materiálu a jeho tepelné vodivosti. Správně by se v konstrukci měl uvažovat i vliv sádrokartonu, jeho omítky atd., ale tyto vlivy jsou tak malé, že je lze lehce zanedbat.
Vliv a účinnost reflexních parobrzd
Aby stavba byla kvalitně provedena, je třeba použít i parobrzdu. Možností a typů je na trhu celá řada. Od tradičních polyetylénových, které nabízí jen parotěsnou funkci, po reflexní, které díky reflexnímu povrchu také do jisté míry snižují tepelné ztráty, až po speciální, které například mění hodnoty svého ekvivalentního difúzního odporu sd v závislosti na změnách vlhkosti, jako je například speciální parobrzda Isover Vario KM Duplex UV.
Zaměřme se ale právě na vliv reflexních parobrzd, jelikož se lze setkat na trhu s celou řadou informací, které jsou často rozporuplné a v řadě případů i mylně vykládané. Například již zmiňovaný vliv reflexe. Každé těleso s teplotou vyšší než je absolutní nula vyzařuje tepelné záření, na tomto principu jsou založeny i termovizní kamery.
Reflexní povrchy mají vysokou reflexi (definuje kolik procent záření se odrazí) a malou emisivitu (definuje kolik procent se vyzáří, úplná minima se pohybují na hranici 0,017 což je 1,7 %). Za reflexní materiály lze tedy označit ty materiály, které svojí reflexní vrstvou dokáží významně odrážet teplo a tím snižovat součinitel tepelné vodivosti vzduchové mezery sousedící s reflexní vrstvou v souladu s ČSN EN ISO 6946.
Čtěte také: Míchání betonu: Postup
Modelové příklady výpočtu prostupu tepla šikmou střechou
Následující modelové příklady demonstrují výpočet součinitele prostupu tepla (U) pro různé skladby šikmé střechy, s cílem dosáhnout co nejnižší hodnoty.
Příklad 1: Skladba s klasickou tepelnou izolací a parobrzdou bez reflexe
Zvolme si modelový příklad zateplení, kde skladba šikmé střechy je následující:
- Tepelný odpor tepelné izolace nad parobrzdou (d = 250 mm): R1 = 6,200 m2KW-1 (Isover Unirol Profi + Uni)
- Parobrzda bez reflexe
- Tepelná izolace pod parobrzdou (d = 40 mm): R2 = 1,000 m2KW-1 (Isover Uni)
Výsledný součinitel prostupu tepla ve zvolené skladbě tedy je U = 0,136 Wm-2K-1, což vyhoví doporučené hodnotě. Celková tloušťka tepelné izolace v této konstrukci je 290 mm.
Příklad 2: Skladba s reflexní parobrzdou a uzavřenou vzduchovou mezerou
Jako modelový příklad lze použít předešlou konstrukci s tím, že tepelnou izolaci pod parobrzdou nahradíme uzavřenou vzduchovou mezerou a použijeme parobrzdu reflexní:
- Tepelný odpor tepelné izolace nad parobrzdou (d = 250 mm): R1 = 6,200 m2KW-1 (Isover Unirol Profi + Uni)
- Reflexní parobrzda: ε1 = 0,017
- Uzavřená vzduchová mezera (d = 40 mm): Rg = 0,489 m2KW-1
- Součinitel přestupu tepla vedením a prouděním: ha = 1,950 Wm-1K-1
- Součinitel přestupu tepla vedením a prouděním: hr = 0,097 Wm-1K-1
- Sádrokarton Rigips: ε2 = 0,900
Výsledný součinitel prostupu tepla ve zvolené skladbě tedy je U = 0,146 Wm-2K-1, což také vyhoví doporučené hodnotě. Celková tloušťka tepelné izolace v tomto případě je 250 mm a je použita reflexní parobrzda.
Čtěte také: Kolik stojí cihla?
Příklad 3: Skladba s parobrzdou bez reflexe a uzavřenou vzduchovou mezerou
Pro úplnost ještě dopočítáme skladbu konstrukce s uzavřenou vzduchovou mezerou, ale použijeme parobrzdu bez reflexe:
- Tepelný odpor tepelné izolace nad parobrzdou (d = 250 mm): R1 = 6,200 m2KW-1 (Isover Unirol Profi + Uni)
- Parobrzda bez reflexe
- Uzavřená vzduchová mezera (d = 40 mm): Rg = 0,160 m2KW-1
Výsledný součinitel prostupu tepla ve zvolené skladbě tedy je U = 0,153 Wm-2K-1, což také vyhoví doporučené hodnotě. Celková tloušťka tepelné izolace v tomto případě je 250 mm a je použita parobrzda bez reflexe.
Srovnání výsledků a doporučení
I když předešlé výpočty byly koncipovány tak, aby splnily doporučenou hodnotu součinitele prostupu tepla U [Wm-2K-1], rozhodně stále nejsou u standardních konstrukcí šikmých střech pravidlem a volí se tloušťka izolace menší. Zároveň výpočet ukazuje i na vliv reflexní parobrzdy použité ve zvolené skladbě konstrukce šikmé střechy.
| Popis skladby | Součinitel prostupu tepla U | Relativní zlepšení |
|---|---|---|
| Tepelná izolace v celé konstrukci v tl. 290 mm (Příklad 1) | 0,136 Wm-2K-1 | 111,1 % |
| Tepelná izolace v tl. 250 mm a reflexní parobrzda (Příklad 2) | 0,146 Wm-2K-1 | 104,6 % |
| Tepelná izolace v tl. 250 mm a parobrzda bez reflexe (Příklad 3) | 0,153 Wm-2K-1 | 100,0 % |
Vliv reflexní parobrzdy oproti parobrzdě klasické zlepšuje tepelně-izolační vlastnosti konstrukce téměř o 5 % (přepočteno na tl.). Norma stanoví požadavky na zajištění kvalitního životního prostředí v interiéru, životnost konstrukcí, ale především na energetickou náročnost pro samotný provoz budovy.
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. Tepelný odpor materiálu, tedy jeho schopnost zadržet teplo, závisí na síle materiálu a jeho tepelné vodivosti.
tags: #prostup #tepla #izolací