Součinitel prostupu tepla střechou: Principy, výpočet a normy

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]. Jinak řečeno určuje, kolik Wattů energie prostupuje skrze všechny konstrukce domu při rozdílu 1 K. Součinitel prostupu tepla je hodnota, jež vyjadřuje celkovou výměnu tepla mezi prostory, které jsou od sebe oddělené určitou stavební konstrukcí. 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.

Součinitel prostupu tepla určuje, k jakým tepelným ztrátám skrze danou konstrukci dochází. Jednotka W/m2K vyjadřuje, kolik tepelné energie ve Wattech prostupuje obvodovou konstrukcí o ploše 1 m2 při rozdílu venkovní a vnitřní teploty 1 K. 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. Tato norma stanoví požadavky na zajištění kvalitního životního prostředí v interiéru, životnost konstrukcí, ale především na energetickou náročnost pro samotný provoz budovy.

Základní pojmy a jednotky

• Součinitel prostupu tepla (U): Označuje se velkým písmenem U. Základní jednotkou je W/m2K (Watt na metr čtvereční krát Kelvin).
• Tepelný odpor (R): Vyjadřuje tepelně izolační vlastnosti konstrukce a označuje se velkým písmenem „R“. Souhrnná jednotka je metr čtvereční krát kelvin na watt [m2K/W]. Tepelný odpor udává míru odporu proti pronikání tepla.
• Tepelný odpor konstrukce (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.
• Odpor při prostupu tepla (RT): RT je označení pro odpor při prostupu tepla uváděný v jednotce (m2K)/W - metr čtvereční krát Kelvin na Watt. Vyjadřuje konečný tepelný odpor konstrukce při přestupu tepla se započítáním odporu v interiéru a exteriéru.
• Odpor při přestupu tepla na vnitřní straně (Rsi): Rsi označuje odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce.
• Odpor při přestupu tepla na vnější straně (Rse): Rse odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce.
• Tloušťka vrstvy materiálu (d): d značí tloušťku vrstvy materiálu uvedenou v metrech.
• Součinitel tepelné vodivosti (λ): λ je součinitel tepelné vodivosti materiálu. Vyjadřuje vlastnost materiálu vést teplo. Součinitel lambda je určován nejčastěji laboratorně a je uveden v technickém listu výrobku.

Při dosahování co nejvyšší hodnoty tepelného odporu R je cílem, aby tloušťka konstrukce byla co největší a hodnota součinitele tepelné vodivosti λ byla při jednotlivých materiálech konstrukce co nejnižší.

Výpočet součinitele prostupu tepla

Výpočet součinitele prostupu tepla je komplexní proces, který zohledňuje několik faktorů. Tepelný odpor R je fyzikální veličina, která vyjadřuje tepelněizolační vlastnosti konstrukce. Je přímo závislá na tloušťce konstrukce a λ (součinitel tepelné vodivosti). Výpočet se provede pomocí tloušťky (v metrech) jednotlivých materiálů a jejich součinitelů tepelné vodivosti: R=d/l. Při vícevrstvých konstrukcích se jednotlivé tepelné odpory sčítají.

Čtěte také: Jak zajistit dlouhou životnost střešního pláště

Odpory při přestupu tepla na vnitřní a vnější straně konstrukce Rsi a Rse jsou uvedeny v normě ČSN 73 0540-3. Hodnoty obou znaků „a“ jsou dány nornou ČSN v závislosti na druhu ročního období a poloze stavební konstrukce. 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.

Pokud se dále pro výpočet užije níže uvedený vzorec, vyjde nám měrný tepelný tok, ke kterému dochází v celé ploše obvodových konstrukcí. 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.

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.

Příklad výpočtu tepelného odporu a součinitele prostupu tepla pro obvodovou stěnu

Následující tabulka ukazuje příklad výpočtu pro konkrétní skladbu obvodové stěny:

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. Nadměrná korekce uvedená pro obrácené střechy zohledňuje proudění dešťové vody mezi tepelnou izolací a hydroizolační vrstvou.

Čtěte také: Kompletní průvodce hydroizolací plochých střech

Normy a požadavky

Jak již bylo řečeno, pro součinitel prostupu tepla jsou stanovené normy. Ty jsou předepsané pro každý konstrukční prvek. 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. Požadované hodnoty součinitele prostupu tepla vychází z vyhlášky o energetické náročnosti budov (č. 78/2013 Sb.).

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. 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.

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.

Čtěte také: Platné normy v oblasti zakládání staveb

tags: #navrh #soucinitele #protupu #tepla #strechou #principy

Oblíbené příspěvky:

• luxusní pracovní desky z přírodního kamene
• Materiály pro zateplení stropu
• Ražba v jílech a sanace podloží
• Stylová dekorace: Dřevěné lišty na mapy
• kvalitní dřevěné palubky a plotovky