Prostup tepla fasádou: Komplexní průvodce pro efektivní tepelnou izolaci

Norma stanoví požadavky na zajištění kvalitního životního prostředí v interiéru, životnost konstrukcí, ale především na energetickou náročnost pro samotný provoz budovy. Prostup tepla fasádou je klíčovým faktorem při posuzování energetické účinnosti budovy. Pro určení tepelněizolačních schopností stavební konstrukce jsou základními veličinami tepelný odpor R a součinitel prostupu tepla U.

Co je tepelný odpor a součinitel prostupu tepla?

Tepelný odpor R (m2K/W) vyjadřuje izolační schopnost konstrukce nebo její vrstvy, tedy kolika čtverečními metry konstrukce při kolika stupních teplotního rozdílu na jejích stranách projde jednotka tepla. Tepelný odpor udává míru odporu proti pronikání tepla. Vyjadřuje tepelně izolační vlastnosti konstrukce a označuje se velkým písmenem „R“. Čím vyšší hodnota tepelného odporu konstrukce je, tím lépe. 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. Při vícevrstvých konstrukcích se jednotlivé tepelné odpory sčítají.

Výpočet se provede pomocí tloušťky (v metrech) jednotlivých materiálů a jejich součinitelů tepelné vodivosti: R=d/λ. Určitý tepelný odpor mají i vzduchové vrstvy přiléhající těsně ke stavební konstrukci. To je dáno prouděním vzduchu a výměnou tepla sáláním. Tento jev se nazývá odpor při přestupu tepla (Rsi a Rse). Hodnoty odporu při přestupu tepla jsou ovlivněny polohou povrchu (interiér, exteriér, případně vzduchová vrstva uvnitř konstrukce) a pohybem vzduchu. 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. Vyjadřuje konečný tepelný odpor konstrukce při přestupu tepla se započítáním odporu v interiéru a exteriéru.

Součinitel prostupu tepla U (W/m2K) je hodnota, jež vyjadřuje celkovou výměnu tepla mezi prostory, které jsou od sebe oddělené určitou stavební konstrukcí. Čím je hodnota menší, tím lepší jsou tepelně izolační vlastnosti konstrukce. 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.

Převrácenou hodnotou odporu konstrukce při prostupu tepla je součinitel prostupu tepla. Získáme jej ze vztahu U (UT)=1/RT, kde RT = Rsi + R + Rse. RT je označení pro odpor při prostupu tepla uváděný v jednotce (m2K)/W - metr čtvereční krát Kelvin na Watt. Rsi označuje odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce, R tepelný odpor konstrukce a Rse odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce. d značí tloušťku vrstvy materiálu uvedenou v metrech a λ je součinitel tepelné vodivosti materiálu.

Čtěte také: Kompletní informace o prostupu tepla v podlahách

Součinitel tepelné vodivosti λ (lambda)

Součinitel tepelné vodivosti λ (W/mK) vyjadřuje vlastnost materiálu vést teplo. Pro určení tepelněizolačních veličin je třeba znát skladbu posuzované konstrukce ve směru tepelného toku, tzn. materiálové a geometrické charakteristiky jednotlivých vrstev - tloušťku d (m) a součinitel tepelné vodivosti λ (W/mK). Součinitel lambda je určován nejčastěji laboratorně a je uveden v technickém listu výrobku. Čím menší hodnota, tím lépe materiál izoluje. Například koeficient u minerální izolace se pohybuje v rozmezí 0,032-0,039 W/mK, u polystyrenových desek 0,036-0,039 W/mK nebo například u polyuretanových izolací 0,020-0,024 W/mK.

Typy prostupu tepla a faktory ovlivňující výpočet

Podle směru prostupu tepla konstrukcí rozlišujeme vedení jednorozměrné, týká se prostupu tepla v ploše, např. obvodovou stěnou. Dále vedení dvourozměrné, k němu dochází v místě styku dvou dělících konstrukcí. Při posouzení konstrukce z hlediska prostupu tepla je třeba dále zohlednit:

• typ konstrukce - jednoplášťová, dvouplášťová, obrácená skladba
• směr tepelného toku - nahoru, dolu, horizontálně
• polohu konstrukce - konstrukce ve styku s venkovním vzduchem, s nevytápěným prostorem, ve styku se zeminou

Do tepelného odporu konstrukce jednoplášťových konstrukcí se obvykle uvažují vrstvy, které jsou chráněny před účinky vlhkosti, např. u střech jsou to vrstvy chráněné hydroizolací. V případě obrácené skladby střech je uvažována i vrstva extrudovaného polystyrenu. U dvouplášťových konstrukcí se uvažují vrstvy vnitřního pláště, tzn. od vnitřního líce konstrukce k větrané vzduchové vrstvě. U konstrukce ve styku se zeminou, např. podlahy na zemině, se počítají vrstvy nad hydroizolací. V případě použití nenasákavé tepelné izolace pod hydroizolací, např. extrudovaného polystyrenu nebo pěnového skla, se ve výpočtu uvažuje i tato izolace.

Vzduchové vrstvy se dělí 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.

Pokud jsou v konstrukci přítomny nepravidelnosti a jiná oslabení tepelněizolačních vrstev, musí se odpovídajícím způsobem hodnota součinitele prostupu tepla zvýšit.

Čtěte také: Prostup Wi-Fi signálu skrz zdivo: Na co si dát pozor

Normativní požadavky a význam součinitele prostupu tepla

Součinitel prostupu tepla je nutné znát zejména u staveb, kde dochází k rekonstrukci či zateplení obálky budovy. Stavební inženýři a architekti se bez této hodnoty neobejdou ani u novostaveb. Tato veličina totiž musí dosahovat stanovených hodnot, které jsou uvedeny v normě ČSN 73 0540-2. Požadované hodnoty součinitele prostupu tepla vychází z vyhlášky o energetické náročnosti budov (č. 78/2013 Sb.).

Předpisy související s výpočtem a hodnocením prostupu tepla stavební konstrukce v České republice je řada norem:

• ČSN 73 0540-1 až 4 Tepelná ochrana budov
• ČSN 73 0540-1 Tepelná ochrana budov - Část 1: Terminologie
• ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov - Část 2: Požadavky
• ČSN 73 0540-3 Tepelná ochrana budov - Část 3: Návrhové hodnoty veličin
• ČSN 73 0540-4 Tepelná ochrana budov - Část 4: Výpočtové metody
• ČSN EN ISO 6946 Stavební prvky a stavební konstrukce - tepelný odpor a součinitel prostupu tepla - výpočtová metoda.

Požadavky na izolační kvalitu konstrukcí se v průběhu let postupně zpřísňovaly. Dnes se staví nové rodinné domy pod názvem „budovy s téměř nulovou spotřebou energie“ (podle vyhlášky č. 264/2020 Sb. o energetické náročnosti budov). Pro budovy s téměř nulovou spotřebou energie je potřeba splnit následující požadavek: požadovanou hodnotu součinitele prostupu tepla dané stavební konstrukce musíme vynásobit hodnotou 0,7. V případě obvodové stěny stanovuje norma ČSN 73 0540-2 hodnotu 0,30 W/m2K. Po vynásobení 0,30 × 0,7 dostáváme součinitel prostupu tepla 0,21 W/m2K, což je výsledný požadavek na stavby rodinných domů.

Obvodová stěna je základním ukazatelem pro zhodnocení obálky budovy z pohledu dostatečné tepelné izolace zabudované do konstrukce. Hodnota prostupu tepla by se tak měla objevit v projektové dokumentaci navrhnuté stavby. Hodnota součinitele prostupu tepla je důležitá nejen u konstrukce stěny, ale také u podlahy, stropu či střechy stavby. Důležitou roli také hraje při výběru okenních výplní a vstupních dveří. Neměli bychom podceňovat také půdní výlez, který je vhodné koupit již tepelně izolačním poklopem.

Praktický výpočet a pomůcky

Výpočet prostupu tepla stěnou je důležitý pro získání základních tepelně-technických parametrů konstrukce. Jedná se o součinitel prostupu tepla, pomocí kterého se hodnotí kvalita zaizolování stěny. Existuje řada programů a kalkulaček, které výpočet usnadňují. Postačí, když budete mít k dispozici skladbu obvodové stěny daného domu. Z té jste pak schopni vyčíst konkrétní materiál, který si vyberete z rolovací nabídky stavebních prvků. S potvrzením výběru konkrétního materiálu se objeví také jeho tloušťka. Tu můžete buď nechat stávající, nebo přepsat na jinou hodnotu. Takto vypíšete všechny materiály v konstrukci stěny. Je však nutné postupovat po jednotlivých materiálech od interiérové strany k exteriérové. Po zadání všech materiálů a jejich tlouštěk se ukáže výsledný součinitel prostupu tepla zadané skladby obvodové stěny. Vypočtený výsledek je navíc srovnán s normovou hodnotou vztahující se na budovu s téměř nulovou spotřebou energie (tedy s hodnotou 0,21 W/m2K).

Čtěte také: Komplexní průvodce kabelovými prostupy v plechových střechách

Příklad výpočtu součinitele prostupu tepla pro obvodovou stěnu

Představme si obvodovou stěnu složenou z následujících vrstev:

V tomto příkladu je celkový tepelný odpor RT 4,106 m2K/W, což vede k součiniteli prostupu tepla U = 1/4,106 = 0,243 W/m2K. Tato hodnota by měla být porovnána s normativními požadavky.

tags: #prostup #tepla #fasadou #informace

Oblíbené příspěvky:

• Moderní systémy splachování
• Podlaha z falcovaných prken
• Jak zateplit bazén a ušetřit energii
• Odolné laky na podlahové palubky
• jak funguje polyesterová chemická kotva