Zajištění správné teploty uvnitř budov výrazně ovlivňuje komfort našeho života. Tepelná izolace nám však umožňuje nejen udržet teplo v našich domovech během podzimního a zimního období, ale přispívá také ke snížení hluku, ochraně životního prostředí a úsporám na topných systémech. Dnes se seznámíte s výhodami jednotlivých tepelně izolačních materiálů a s pojmy, které s tepelnou izolací souvisí.
Co je tepelná izolace a jak se měří její účinnost?
Tepelná izolace je termín používaný ve stavebnictví pro odhad schopnosti jednotlivých materiálů udržet teplo uvnitř budov. Schopnost zastavit tepelné ztráty lze odhadnout u většiny stavebních a konstrukčních prvků. Patří sem střechy, stěny, podlahy, okna a dveře, jejichž těsnost má významný vliv na tepelnou izolaci místnosti. Tepelně izolační materiály ve stavebnictví mají proto zásadní význam v každé fázi prací.
Nejčastěji používanými opatřeními pro hodnocení tepelné izolace jsou součinitel prostupu tepla a tepelné vodivosti. Jejich hodnoty by měly být co nejnižší pro nejlepší tepelnou izolaci. Důležitá je také úroveň tepelného odporu, ale v takovém případě existuje inverzní vztah - čím vyšší odpor, tím lépe. Abyste předešli chybám, můžete použít kalkulačky tepelné izolace dostupné na internetu.
Klíčové parametry tepelné izolace
- Tepelný odpor (R): Tepelný odpor je fyzikální vlastnost materiálu, která popisuje jeho schopnost bránit průchodu tepla. Je to opak tepelného vedení. Přesněji řečeno, tepelný odpor udává, jak konstrukce „brání“ teplu v prostupu konstrukcí, přičemž platí, že čím větší je, tím pomaleji teplo materiálem nebo konstrukcí prochází. K tepelnému toku dochází tehdy, je-li na každé straně konstrukce rozdílná teplota. Hodnota tepelného odporu se vyjadřuje na m2 a jeho jednotkou je m2.K.W-1. Tepelný odpor se zvýší zateplením konstrukce. R je základním údajem pro výpočet součinitele prostupu tepla U.
- Součinitel tepelné vodivosti (λ - lambda): Součinitel tepelné vodivosti materiálu λ (lambda) vyjadřuje tepelnou vodivost jakéhokoli materiálu. Tato veličina vyjadřuje schopnost konstrukce vést teplo, konkrétně rychlost šíření tepla ze zahřáté části konstrukce do chladnější části. Vyjadřuje se ve wattech na metr krát kelvin [W/mK]. Izolant by měl mít tepelnou vodivost co nejmenší a proto mají dobré izolační materiály číslo λ (lambda) velmi malé. Potřebnou hodnotu najdeme v normě ČSN nebo přímo u výrobců. Součinitel tepelné vodivosti λ je obecně velmi důležité kritérium pro porovnávání kvality tepelných izolací. Udává, jak materiál vede teplo.
- Součinitel prostupu tepla (U): Tato hodnota nám určuje celkovou výměnu tepla mezi prostory oddělenými od sebe určitou stavební konstrukcí. Čím je hodnota menší, tím lepší jsou tepelně izolační vlastnosti konstrukce. Označuje se velkým písmenem „U“ a jednotku má watt na metr čtvereční krát kelvin [W/m2K]. Součinitel prostupu tepla U je převrácenou hodnotou tepelného odporu zvětšeného o přestupové odpory. Podle normy ČSN 73 0540-2 je požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla pro vnější stěnu rovna 0,3 W/(m2K), což odpovídá tepelnému odporu 3,33 m2K/W.
- Objemová hmotnost (ρ - ró): Jedná se v podstatě o průměrnou hustotu konstrukce ze sypkého nebo pórovitého materiálu. Poměr hmotnosti ku objemu materiálu se všemi póry a dutinami.
- Měrná tepelná kapacita (c): Udává nám množství tepla, potřebného k ohřátí 1kg látky o 1 stupeň teploty v Kelvinech nebo stupních Celsia. Pro tuto veličinu slouží malé písmeno „c“ a jednotka joul na kilogram krát Kelvin [J/kgK].
- Faktor difúzního odporu (μ): Tento faktor poukazuje na schopnost daného materiálu propouštět vodní páry. Této vlastnosti říkáme, že materiál dýchá. A čím menší je tato hodnota, tím snáze může k difúzi docházet. Vodní pára postupuje difúzí z vnitřku domu ven a stavební konstrukce jí to umožňuje tím víc, čím je vyšší její součinitel difúze vodní páry.
- Rosný bod: Tato veličina udává maximální nasycení vzduchu parami. Jestliže teplota klesne pod tento bod, začnou páry kondenzovat. Pro různé vlhkosti vzduchu je odlišná teplota rosného bodu.
Výpočet tepelného odporu
Při výpočtu tepelného odporu pak platí především, že R=R1+R2+R3+…..= d/λ1 + d/λ2+ d/λ3…., což značí, že je nutné spočítat tep. Do výpočtu celkového tepelného odporu je však ještě nutné započítat odpor při přestupu tepla na vnitřní a vnější straně konstrukce, jehož hodnota se odvíjí od směru tepelného toku.
Na základě znalosti součinitele tepelné vodivosti materiálu λ (lambda) můžete vypočítat tepelný odpor konstrukce (je-li konstrukce z více materiálů, musíte znát λ (lambdu) všech materiálů).
Čtěte také: Hodnoty tepelného odporu betonu
Proč je kvalitní tepelná izolace důležitá?
Kvalitní tepelná izolace je důležitá nejen v obytných budovách, ale také v továrnách, pracovištích, kancelářských budovách a skladech. Udržování vhodné teploty umožňuje zachovat vlastnosti jednotlivých produktů (zejména v potravinářském, lékařském a kosmetickém průmyslu) a požadovanou efektivitu práce. Tepelněizolační materiály navíc nejčastěji pomáhají udržovat zvukovou izolaci, která také ovlivňuje náš každodenní komfort.
Tepelnou izolaci lze instalovat jak při výstavbě, tak při následné rekonstrukci. Čím dříve však o izolačních materiálech uvažujeme, tím lépe. Tímto způsobem učiníme náš dům energeticky účinným a snížíme naše účty. Zateplení a zpevnění základů má významný vliv na úroveň tepelné izolace celého objektu. Taková opatření navíc chrání stěny před praskáním, ztrátou vzduchotěsnosti a plísní. Tepelná izolace je mnohem víc než náš tepelný komfort; je to dodatečná ochrana budovy.
Typy tepelně izolačních materiálů
Každý tepelně izolační materiál ovlivňuje úroveň zadržování tepla v budově a má specifické aplikace.
Běžně používané izolační materiály
- Polystyrenová pěna: Je vyrobena z polystyrenu a vyznačuje se relativně nízkým součinitelem tepelné vodivosti. Jako izolační materiál se používá ve formě desek nebo granulí. Nejrozšířenějším materiálem pro zateplení domu je polystyren.
- Polyuretanové (PUR) pěny: Inovativní technologie nám umožňují použití ve formě tradičních nebo stříkaných PUR pěn. Vyznačuje se velmi nízkým součinitelem tepelné vodivosti a je odolný vůči vlhkosti. Polyuretan je také lehký, což umožňuje jeho snadné zpracování. Zároveň je odolný a účinný. PUR pěny jsou univerzální produkty používané k izolaci různých povrchů. Většina zákazníků v současnosti používá PUR pěny, které neabsorbují vlhkost, jsou stabilní, všestranné a odolné proti poškození. Skupina PCC je jedním z největších výrobců polyuretanových systémů, které se vyznačují vysokou kvalitou. V nabídce skupiny PCC Group jsou ty nejlepší tepelně izolační PUR pěny - určitě se podívejte na značky Crossin a Ekoprodur.
- PIR desky: Kvalitní stavební materiály, mezi které patří tepelně izolační desky PIR. Umožňují např.: tepelnou izolaci základů, podlah, střech a stěn. Desky PIR dostupné v sortimentu PCC Group lze použít v obytných a průmyslových objektech.
- Tepelně izolační rohože: Oblíbená je také samolepicí tepelná izolace. Tepelně izolační rohože lze použít např. v podkroví, kde zabrání nejen tepelným ztrátám, ale i nadměrnému vytápění místnosti.
Než se seznámíte s vlastnostmi oblíbených výrobků používaných k tepelné izolaci základů, střech a podlah, všimněte si, že se počítají i suroviny používané při stavbě, jako je dřevo a beton.
Reflexní tepelné izolace
Na trhu s tepelně izolačními materiály lze koupit mimo obvyklé izolační výrobky i tzv. reflexní tepelné izolace. Může se například jednat o kombinaci plastové fólie s uzavřenými vzduchovými polštářky s několika vrstvami pokovené fólie. Prodejci reflexních izolací často tvrdí, že součinitel tepelné vodivosti reflexní tepelné izolace dosahuje hodnot nižších než 0,01 W/(m‧K). Jeden prodejce sděluje tuto skutečnost spotřebiteli jinou formou: tři centimetry reflexní tepelné izolace se vyrovnají dvaceti centimetrům minerální vlny.
Čtěte také: Jaký je difuzní odpor OSB desek?
Tepelněizolační materiály jsou soustavou velmi malých pórů a skeletu. V materiálu dochází ke třem mechanismům přenosu tepla: k vedení, proudění a sálání. Vedení probíhá v pevné fázi. Vedení a proudění probíhá v pórech tepelné izolace, v kterých je uzavřený nějaký plyn, nejčastěji vzduch. Molekuly plynu se pohybují a tím přenášejí teplo. Přenos tepla sáláním je přenos energie mezi dvěma tělesy o různé teplotě šířením elektromagnetických vln. V inženýrské praxi se přenos tepla přes tepelnou izolaci modeluje jako vedení tepla.
Pro účely výpočtu součinitele tepelné vodivosti si lze reflexní tepelnou izolaci zjednodušeně představit jako soustavu několika rovnoběžných fólií řazených za sebou. Oba povrchy fólie mají nízkou emisivitu. Pro případ tepelné izolace můžeme odhadnout, že střední teplota leží někde mezi 20 °C a −15 °C (293 + 258)/2 = 276 K.
Z fyzikálního rozboru vyplývá, že reflexní tepelná izolace se vzduchem uzavřeným mezi fóliemi nemůže dosahovat lepších hodnot, než je součinitel tepelné vodivosti samotného vzduchu (≈ 0,024 W/(m‧K)). Pro další zlepšení by bylo potřeba trvale uzavřít do dutiny mezi fóliemi plyn, který dosahuje nižšího součinitele tepelné vodivosti než vzduch. Ještě lepší by bylo vytvořit vakuum.
Tabulka: Emisivita povrchů a součinitel přestupu tepla sáláním
| Popis povrchu | Emisivita (ε) | Součinitel přestupu tepla sáláním (W/(m²K)) |
|---|---|---|
| Standardní povrch (např. zdivo) | ~0.9 | ~4.5 |
| Hliníková fólie (lesklá) | ~0.05 | ~0.24 (v dutině se standardním povrchem) |
Z výsledků je zřejmé, že použití fólií s nízkou emisivitou značně omezuje přenos tepla sáláním. Přenos tepla vedením a prouděním vzduchu v mezeře mezi fóliemi v daném případě tvoří přibližně 98 % z celkového tepelného toku. Pro zateplení obvodového pláště budov se doporučuje vytvořit uzavřenou vzduchovou dutinu mezi nosnou konstrukcí stěny a reflexní tepelnou izolací. Dodatečná vzduchová dutina zvyšuje tepelný odpor souvrství. Jedná se o dutinu, kdy na jedné straně je povrch s vysokou emisivitou (povrch zdiva) a na druhé povrch s nízkou emisivitou (reflexní tepelná izolace). Součinitel přestupu tepla sáláním v takové dutině je přibližně 0,24 W/(m2K).
Pokud i v této dutině zanedbáme přídavný vliv proudění (což nemusí být vždy korektní), tak součinitel přestupu tepla prouděním a vedením přes dutinu o tloušťce 2 cm je 0,024 W/(m‧K)/0,02 m = 1,2 W/(m2K). Celkový tepelný odpor vzduchové dutiny je: 1/(0,24 + 1,2) = 0,69 m2K/W. V praxi je velmi těžké vytvořit dokonale uzavřenou tenkou vzduchovou dutinu. Celkový tepelný odpor vzduchové dutiny a reflexní tepelné izolace je: 0,69 + 1,22 = 1,91 m2K/W.
Čtěte také: Detaily o penetraci Primalex Silikonová
Správná instalace a výběr izolace
Tepelná izolace je účinná pouze tehdy, je-li správně instalována. Proto je nepřípustné aplikovat tepelnou izolaci na znečištěné nebo vlhké povrchy. Pokud použijeme vrstvenou izolaci, platí podobné zásady: sterilní podmínky a kvalitní materiály zajistí nejlepší tepelnou izolaci. Typ použité tepelné izolace by měl záviset na specifičnosti staveniště a celého okolí. Jak je to s izolací stěn, podlah a dalších prvků? Shromáždili jsme pro vás nejdůležitější informace na toto téma.
Výběr správné tepelné izolace je velmi důležitý. Abyste předešli chybám, je nejlepší poradit se s odborníkem, např. stavebním specialistou, interiérovým designérem nebo výrobcem tepelně izolačních materiálů. Můžete také analyzovat podmínky ve vaší budově nebo okolí. Bude užitečné určit úroveň vlhkosti, sluneční záření a typ půdy. Vyplatí se podívat i na výhody jednotlivých stavebních materiálů. Ekologická vlna nebo snad osvědčený pěnový polystyren?
Vůbec nejde o to, jaká je minimální normou požadovaná tloušťka dodatečné tepelné izolace. Podstatné je, jaká tloušťka je optimální z hlediska dlouhodobé návratnosti vložených peněz, tepelného komfortu a pochopitelně, co lze technicky realizovat. Cena izolace se skládá z pevných, na tloušťce nezávislých nákladů (práce, lešení, tmel, omítka, hmoždinky, nátěr) a z nákladů závislých na tloušťce (cena izolačního materiálu).
Ať už zvolíte jakýkoli typ tepelně izolačního materiálu, vsaďte na tu nejvyšší kvalitu. Tepelná izolace základů, střech, stěn, podlah a dalších prvků je aspekt, který nelze podceňovat!
tags: #odpor #tepelne #izolace #vysvětlení