Izolační materiál je třeba vybírat podle jeho tepelné vodivosti, kterou udává součinitel tepelné vodivosti (λ). Tento součinitel výrobci tepelných izolací uvádějí u svých výrobků. Čím je jeho hodnota nižší, tím má daný materiál lepší tepelně izolační vlastnosti.
Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla
Tepelný odpor materiálu, tedy jeho schopnost zadržet teplo, závisí na síle materiálu a jeho tepelné vodivosti. Tepelný odpor R (m²·K/W) charakterizuje izolační schopnost konstrukční vrstvy o tloušťce d [m] a součiniteli tepelné vodivosti λ [W/(m·K)] dle vzorce:
- R = d/λ
Pro vícevrstvé konstrukce se celkový tepelný odpor sčítá:
- R = R1 + R2 + R3 + ...
Ve stavební praxi a požadavcích norem se používá tzv. součinitel prostupu tepla označovaný písmenem U. Jeho hodnota je vypočítána z tepelného odporu a dalších parametrů. Součinitel prostupu tepla informuje o tom, kolik wattů projde 1 metrem čtverečním při rozdílu teplot 1 Kelvin.
Požadavky norem a hodnocení konstrukcí
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.
Čtěte také: Kalkulace plastových oken online
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.
Do výpočtu lze zadávat konstrukce s tepelnou izolací proměnné tloušťky, konstrukce se systematickými tepelnými mosty, střechy s opačným pořadím vrstev. Nadm. Korekce uvedená pro obrácené střechy zohledňuje proudění dešťové vody mezi tepelnou izolací a hydroizolační vrstvou.
Pokud jsou v konstrukci přítomny nepravidelnosti a jiná oslabení tepelněizolačních vrstev, musí se odpovídajícím způsobem hodnota součinitele prostupu tepla zvýšit. Tepelné vazby a tepelné mosty je možné přesně spočítat.
Online nástroje pro výpočet tloušťky izolace
Online výpočet na TZB-info umožňuje zjednodušeně posoudit soulad tepelných vlastností izolované obvodové stěny s normou ČSN 73 0540-2:2011. Stačí zadat typ izolace a výpočet vygeneruje tabulku, která zobrazí minimální potřebnou tloušťku izolace pro splnění požadavků normy.
Vliv dutin a tepelných mostů
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. Dutiny v konstrukcích dělíme na:
Čtěte také: Výpočet objemu betonu
- 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): Předpokládá se propojení s venkovním prostředím. Tím vzniká dvouplášťová (větraná) konstrukce. Zjednodušeně se předpokládá, že v dutině je stejná teplota jako venku.
- Slabě větrané: Označují se 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.
Tepelná ztráta potrubí
Tepelná ztráta potrubí kruhového průřezu je způsobena vedením tepla jednotlivými vrstvami potrubí a přestupem tepla do okolního prostředí. Součinitel tepelné vodivosti (λ) materiálu trubky je ve výpočtu uvažován jako konstanta. Součinitel tepelné vodivosti materiálu tepelné izolace je vypočtena z rovnice teplotní závislosti daného materiálu a součinitele při teplotě 0 °C. Uvažovaná teplota, pro kterou je lambda vypočtena, je teplota uprostřed izolační vrstvy. Tato teplota je aritmetickým průměrem teploty média a teploty na povrchu izolace.
Pokud není výrobcem tepelné izolace stanovena jiná teplotní závislost, uvažujeme teplotní závislost součinitele tepelné vodivosti jako λ(t) = λ0 (1 + 0.0025 . t). Zadáte-li vlastní součinitel tepelné vodivosti materiálu izolace, potom již nedochází k jeho přepočítání podle střední teploty a výpočet proběhne pouze jednou. Součinitel přestupu tepla αi mezi médiem a vnitřním povrchem trubky se může při běžných výpočtech zanedbat, protože tepelný odpor při tomto přestupu tepla je relativně malý.
Hodnota součinitele přestupu tepla αe mezi povrchem potrubí a okolního vzduchu se mění v závislosti na hustotě, tepelné vodivosti, měrné tepelné kapacitě okolního vzduchu, na typu proudění apod. Vzhledem k tomu, že se jedná o komplikovaný výpočet, můžeme pro přibližné výpočty tepelné ztráty potrubí uvažovat hodnotu cca 10 W / m² K.
Určení minimální tloušťky izolace pro potrubí
Minimální tloušťku tepelné izolace je možné určit dvěma způsoby:
- Jednodušším způsobem dle následující tabulky (není k dispozici v poskytnutém textu, ale je zmíněna možnost).
- Optimalizačním výpočtem. Při nižších hodnotách součinitele tepelné vodivosti λ (u rozvodů menší nebo roven 0,045 W / m K při teplotě 0 °C), lze tloušťku izolace stanovit optimalizačním výpočtem.
Návrhové součinitele tepelné vodivosti
Při výpočtech návrhu tepelné izolace se počítá vždy s návrhovými součiniteli tepelné vodivosti, které popisují jejich funkčnost v zabudované konstrukci. Z návrhových hodnot tepelných izolací se tedy počítají jednotlivé konstrukce. Přirážka na vlhkostní nasákavost tepelné izolace k λD % (dle vyhlášky č. 2).
Čtěte také: Beton a cement: výpočet
Ekonomické aspekty izolace
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. Při výběru vhodného řešení zateplení je nutné zohlednit nejenom výši vstupní investice, ale také náklady na vytápění řešené budovy.
Příklad výpočtu (pouze teoretický popis, bez reálných dat)
Trojvrstvá konstrukce ve skladbě (v pořadí z vnitřní strany) 150 mm železobeton, 60 mm pěnový polystyren, 60 mm železobeton byla doplněna o kontaktní zateplovací systém z minerálních vláken o tloušťce 80 mm. Abychom určili tepelný odpor a součinitel prostupu tepla v původním a novém stavu, bylo by potřeba znát konkrétní hodnoty součinitelů tepelné vodivosti (λ) pro každý materiál. Podobně pro zjištění, jak by se musela zvětšit tloušťka přidané tepelné izolace, aby součinitel prostupu tepla klesl na čtvrtinu oproti původnímu stavu, bychom potřebovali provést detailní výpočet s konkrétními hodnotami. Změna tepelného odporu při obrácení pořadí vrstev by se projevila v závislosti na vnitřních a vnějších površích a jejich vlivu na šíření tepla.
Pro ilustraci, jak by se mohla data prezentovat, uvádíme příklad hypotetické tabulky:
Hypotetická tabulka součinitelů tepelné vodivosti (λ) a tepelného odporu (R)
| Materiál | Tloušťka (d) [m] | λ [W/(m·K)] | R = d/λ [m²·K/W] |
|---|---|---|---|
| Železobeton | 0,15 | 2,0 | 0,075 |
| Pěnový polystyren | 0,06 | 0,035 | 1,714 |
| Minerální vlákna | 0,08 | 0,040 | 2,000 |
Poznámka: Hodnoty v tabulce jsou pouze ilustrativní a slouží k demonstraci. Pro reálné výpočty je nutné použít přesné hodnoty od výrobce materiálu.
tags: #tab #vypocet #sily #izolace