Součinitel prostupu tepla je veličina, která vyjadřuje schopnost stavebního materiálu či celé skladby konstrukce tepelně izolovat. 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]. Jednotka W/m2K vyjadřuje, kolik tepelné energie ve Wattech prostupuje obvodovou konstrukcí o ploše 1 m2 při rozdílu venkovní a vnitřní teploty 1 K. 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 je vhodné znát zejména u novostaveb a staveb, u nichž dochází k rekonstrukci a zateplení obálky budovy. 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. Požadované hodnoty součinitele prostupu tepla se použijí pro základní hodnocení konstrukcí a jako vstupní údaj pro výpočet referenční budovy v hodnocení energetické náročnosti. Použití hodnot doporučených je vhodné všude tam, kde tomu nebrání technické, ekonomické nebo legislativní překážky. Hodnoty doporučené pro pasivní budovy se použijí zejména pro předběžný návrh konstrukcí takových budov. Požadavky na izolační kvalitu konstrukcí se v průběhu let postupně zpřísňovaly.
Tepelný odpor (R) a součinitel tepelné vodivosti (λ)
Tepelný odpor R (m2·K/W) charakterizuje izolační schopnost konstrukční vrstvy o tloušťce d [m]: R = d/λ. Tepelný odpor udává míru odporu proti pronikání tepla. Souhrnná jednotka metr čtvereční krát kelvin na watt [m2K/W]. Vyjadřuje tepelně izolační vlastnosti konstrukce a označuje se velkým písmenem „R“. Jak již název napovídá, tepelný odpor konstrukce R (m2K/W) vyjadřuje schopnost materiálů klást odpor při prostupu tepla konstrukcí. Čím vyšší hodnota tepelného odporu konstrukce je, tím lépe.
Každý materiál je schopen šířit teplo. Tato schopnost se u homogenních materiálů vyjadřuje pomocí součinitele tepelné vodivosti λ [W·m-1·K-1]. Hodnota součinitele udává množství tepla vztaženého na jednotku plochy, které projde vrstvou materiálu tloušťky 1 m při konstantním teplotním rozdílu 1 K mezi oběma povrchy této vrstvy. Součinitel lambda je určován nejčastěji laboratorně a je uveden v technickém listu výrobku.
Tepelný odpor materiálu je veličina vyjadřující tepelněizolační vlastnosti materiálu a je dána vztahem Rmat = d/λmat, kde d je tloušťka vrstvy materiálu a λmat je součinitel tepelné vodivosti tohoto materiálu. Tepelný odpor konstrukce R vyjadřuje tepelněizolační vlastnosti celé konstrukce složené z více vrstev (např. R = R1 + R2 + R3 + ...). Výpočet se provede pomocí tloušťky (v metrech) jednotlivých materiálů a jejich součinitelů tepelné vodivosti: R=d/l. Vyjadřuje konečný tepelný odpor konstrukce při přestupu tepla se započítáním odporu v interiéru a exteriéru. Odpory při přestupu tepla na vnitřní a vnější straně konstrukce Rsi a Rse jsou uvedeny v normě ČSN 73 0540-3. Tepelný odpor z vnější strany je pochopitelně nižší, tedy Rse = 0,04 m2K/W. Tepelný odpor při přestupu tepla na vnitřní straně je dále rozdělen dle typu konstrukce. Hodnoty obou znaků „a“ jsou dány normou ČSN v závislosti na druhu ročního období a poloze stavební konstrukce. Teplotní faktor vnitřního povrchu ƒRsi vyjadřuje vliv konstrukce a přestupů tepla v daném místě vnitřního povrchu na vnitřní povrchovou teplotu nezávisle na teplotách přilehlých prostředí.
Čtěte také: Více o součiniteli prostupu tepla POROTHERM 300
Příklad výpočtu tepelného odporu a součinitele prostupu tepla
Pro ilustraci výpočtu uvádíme příklad obvodové stěny:
| 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 | ||
| Svislá konstrukce směrem do exteriéru Rsi | 0,130 | ||
| Svislá konstrukce směrem do exteriéru Rse | 0,040 | ||
| CELKEM RT | 4,106 |
Součinitel prostupu tepla U se vypočítá jako převrácená hodnota celkového tepelného odporu RT. V tomto případě, pokud je celkový tepelný odpor RT = 4,106 m2K/W, pak U = 1 / RT = 1 / 4,106 ≈ 0,243 W/m2K.
Pokud jsou v konstrukci přítomny nepravidelnosti a jiná oslabení tepelněizolačních vrstev, musí se odpovídajícím způsobem hodnota součinitele prostupu tepla zvýšit. Hodnoty součinitele tepelné vodivosti a tepelného odporu se zaokrouhlují podle ČSN EN ISO 10456, hodnoty součinitele prostupu tepla podle ČSN 73 0540-2.
Typy dutin v konstrukcích
Určitý tepelný odpor se projevuje i při površích konstrukce, na rozhraní s obklopujícím vzduchem, jako důsledek šíření tepla prouděním vzduchu a sálavé výměny tepla s obklopujícími povrchy (šílení tepla sáláním). Dutiny v konstrukcích lze rozdělit na:
- Nevětrané (uzavřené) považujeme za zvláštní vrstvu konstrukce. Kromě vedení tepla se zde projevuje proudění a sálání. Proto jsou hodnoty tepelného odporu této vrstvy závislé i na směru tepelného toku, tloušťce vrstvy a orientaci (svislé, vodorovné).
- Větrané (otevřené), kde se předpokládá propojení s venkovním prostředím. Tím vzniká dvouplášťová (větraná) konstrukce. Zjednodušeně se předpokládá, že v dutině je stejná teplota jako venku.
- Slabě větrané se označují takové vrstvy, které mají částečné propojení s venkovním prostředím. Může se například jednat o průběžnou dutinu za venkovním režným zdivem, kde jsou záměrně ponechávány některé svislé spáry volné (nevyplněné maltou) pro zajištění odvodu pronikající vlhkosti a podporu vysychání zdiva.
Šíření 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. Lineární (bodové) činitele prostupu tepla ye (ce) se používají k hodnocení místního zvýšení či snížení tepelných toků v detailech styků mezi konstrukcemi obálky budovy (hodnocení tepelných vazeb mezi konstrukcemi) a jsou součástí katalogových listů s detaily napojení různých konstrukcí na stěny z cihel Porotherm.
Čtěte také: Cihly pro váš dům
Akumulace tepla a vlhkostní chování
Tento termín definuje chování stavební hmoty nebo konstrukce ve vztahu ke kolísání teplot. Vnější stěny dokáží více či méně dobře odolávat kolísání vnějších teplot, tzn. časově mohou reagovat velmi rychle nebo také velmi pomalu. Chování vnější části stavby v zimě charakterizuje doba chladnutí, v létě doba zahřívání. Čím je doba chladnutí či zahřívání delší, tím více jsou obytné prostory posuzovány jako příjemné. Schopnost stavebních hmot akumulovat teplo je důležitá u takových objektů, kde z nějakých důvodů není možno udržovat konstantní teplotu vnitřních prostor. Při příliš nízké schopnosti obvodových stěn akumulovat teplo může při přerušení vytápění dojít během krátké doby k většímu poklesu teploty povrchu stěny na vnitřní straně.
Stavební hmoty přijímají na základě jejich vnitřní stavby (druh, počet, velikost a členění dutin) za každého stavu vzduchu (relativní vlhkosti vzduchu a teploty) zcela určitou vlhkost, která se po dostatečně dlouhé době skladování stavebních hmot na vzduchu ustálí. Známe-li rozdělení vlhkosti určité stavební hmoty ve vnějším zdivu běžně provozovaných budov, můžeme určit tzv. kritickou vlhkost. Pro hodnocení všech stavebních konstrukcí s výjimkou výplní otvorů je určena hodnotou 80 % relativní vlhkosti, což je definováno v ČSN EN ISO 13788. Tato hodnota stanovuje hranici pro riziko začínajícího růstu plísní na povrchu konstrukcí. Kritická vlhkost vzduchu se používá pro hodnocení nejnižší vnitřní povrchové teploty a je přísnější podmínkou než podmínka rizika vnitřní povrchové kondenzace.
Ochlazujeme-li vzduch obsahující vodní páru, částečný tlak vodní páry pd se nemění, zatímco tlak nasycených vodních par pd klesá a relativní vlhkost vzduchu stoupá. Za určité teploty, nazývané teplota rosného bodu θω, dosáhne relativní vlhkost vzduchu 100 %, což znamená, že vzduch je nasycen vodními parami. Při ochlazení vzduchu pod teplotu rosného bodu dochází k kondenzaci vodní páry obsažené ve vzduchu. Vodní pára se sráží na kondenzačních jádrech, kterými mohou být prachové částečky ve vzduchu, a vytváří mlhu nebo se sráží na povrchu pevných těles, což se nazývá orosení. Vlastnost materiálu, která vyjadřuje jeho relativní schopnost propouštět vodní páry difuzí, se nazývá faktor difuzního odporu μ. Tento faktor je poměrem difuzního odporu materiálu (odporu proti pronikání vodní páry materiálem) a difuzního odporu vrstvy vzduchu o stejné tloušťce za stejných podmínek. Pro vzduch je tedy faktor μ = 1.
Cihly Porotherm a jejich tepelněizolační vlastnosti
Minimalizace energetické náročnosti obálky budovy nutí mnohé výrobce k inovacím. Společnost Wienerberger s.r.o. nabízí pro podporu projekčních kanceláří a dalších odborníků ve stavebnictví webovou platformu s podrobnými informacemi. Norma stanoví požadavky na zajištění kvalitního životního prostředí v interiéru, životnost konstrukcí, ale především na energetickou náročnost pro samotný provoz budovy. Obvodový a střešní plášť a výplně otvorů (vertikální okna) hrají klíčovou roli v celkové energetické bilanci budovy.
Porotherm EKO+ je tvárnice na vnější obvodové pláště. Zdivo z Porotherm EKO+ dosahuje tepelně-technických vlastností (Uzdiva = 0,15 až 0,24 W/(m2·K)), což umožňuje stavbu stěn pasivních domů i v homogenní variantě, tzn. bez ETICS (zateplovacích systémů).
Čtěte také: Využití cihel Porotherm
Cihla Porotherm 44 Profi (44/24,8/24,9 cm) je určena pro jednovrstvé obvodové nosné i nenosné zdivo, a to při spotřebě 16 kusů/m2. Zdivo z tohoto materiálu má laboratorní váženou neprůzvučnost Rw = 48 dB při plošné hmotnosti zdiva včetně omítek Porotherm 365 kg/m2. Součinitel prostupu tepla tohoto neomítnutého zdiva při použití speciální malty pro zdění na tenkou spáru dosahuje hodnoty U = 0,26 W/(m2·K). Pro doplnění zdiva na koncích stěn a v ostěních lze využít tzv. doplňky. Pro zdění je vhodné používat tenkovrstvé malty, popř. pěnu DRYFIX. Nízká pracnost a minimální nároky na zařízení stavby (možnost zdění i bez vody a v mrazu), to jsou další výhody zdění z broušených cihel.
Cihelný blok Porotherm 30 Profi (30/24,7/24,9 cm) je použitelný pro jednovrstvé obvodové nosné i nenosné zdivo, z doplňků lze využít cihlu poloviční Porotherm 30 ½ Profi. Spotřeba na metr čtvereční je 16 kusů.
Porotherm 11,5 Profi (11,5/49,7/24,9 cm) je vhodný jak pro vnitřní nenosné příčky, tak jej lze použít i jako přizdívku tepelné izolace v místě železobetonových ztužujících věnců nebo pro ochrannou část vrstveného zdiva.
Pro dosažení všech výhod, které Porotherm Profi nabízí, je nutné věnovat velkou pozornost založení první vrstvy cihel. Tato vrstva se zakládá na dokonale vodorovnou a souvislou vrstvu malty (ne na pruhy malty), která nesmí být tenčí než 10 mm. Zdění obvodových stěn začíná osazením rohových bloků. Mezi osazené rohové a následně poloviční cihly (z důvodu dodržení správné vazby rohu) s vyklepnutými přepážkami se ukládají do maltového lože jednotlivé cihly první vrstvy. Při práci je nutné dbát zejména na správnou konzistenci malty - cihly by mělo být možné pohodlně vyrovnat, nesmí se však příliš vtlačovat do malty. Výškové rozdíly mezi jednotlivými bloky přitom nesmí překračovat 1 mm, jinak by je nebylo možné vyrovnat tenkou vrstvou malty v ložné spáře. Cihly Porotherm Profi nabízejí skutečně mnoho výhod.
tags: #porotherm #soucinitel #prostupu #tepla #informace