Součinitel tepelné vodivosti hliněných omítek a jeho význam ve stavebnictví

Ve fyzice označuje tepelná vodivost schopnost daného kusu látky, konstrukce (např. zdi, izolace) vést teplo. Tepelná vodivost dané látky je charakterizována součinitelem tepelné vodivosti.

Co je součinitel tepelné vodivosti (λ)?

Součinitel tepelné vodivosti, označovaný řeckým písmenem λ (lambda), je fyzikální veličina z oboru termodynamiky. Koeficient λ vyjadřuje schopnost materiálu vést teplo a je definován jako množství tepla ve wattech, které projde průřezem materiálu o tloušťce 1 metr při rozdílu teplot 1 K (1 Kelvin) mezi oběma povrchy materiálu. Součinitel tepelné vodivosti je klíčovým parametrem pro hodnocení tepelně izolačních vlastností materiálů v oblasti stavebnictví a je zásadní pro výpočet tepelných ztrát a energetické náročnosti budov.

Tuto definici lze také vyjádřit tak, že součinitel tepelné vodivosti je výkon (tzn. teplo za jednotku času), který projde každým čtverečním metrem desky tlusté metr, jejíž jedna strana má teplotu o 1 kelvin vyšší než druhá. Přitom se předpokládá, že teplo se šíří pouze v jednom směru, např. v desce s rovnoběžnými povrchy. Koeficient součinitele tepelné vodivosti λ hraje proto zásadní roli při výběru izolačních materiálů. Různé izolační materiály mají odlišné hodnoty λ. Tyto hodnoty ukazují, jak různé materiály vedou teplo a jak efektivně mohou sloužit jako izolace. Tyto hodnoty jsou obecné a u různých specifikací a výrobců se liší.

Faktory ovlivňující součinitel tepelné vodivosti (λ)

Na součinitel tepelné vodivosti λ izolačních materiálů má vliv několik faktorů, které mohou hodnotu tohoto parametru zvyšovat nebo snižovat:

• Vlhkost: Přítomnost vody má mnohem vyšší tepelnou vodivost než vzduch (λ vody je cca 0,58 W·m⁻¹·K⁻¹, zatímco vzduchu cca 0,025 W·m⁻¹·K⁻¹).
• Teplota: U některých materiálů (např. pěnové izolace) roste λ s rostoucí teplotou. To znamená, že v teplejším prostředí může dojít k poklesu jejich izolačních schopností.
• Struktura materiálu: Materiály s vyšší porozitou (např. minerální vata, pěnové plasty) mají nižší hodnotu λ, protože vzduch v pórech omezuje vedení tepla.
• Tlak a hustota: S rostoucí hustotou se obvykle zvyšuje tepelná vodivost, protože se zvyšuje podíl pevné látky, která lépe vede teplo.
• Typ plynu v pórech: Materiály naplněné plyny s nízkou tepelnou vodivostí (např. některé typy izolací s argonem nebo kryptonem) vykazují lepší izolační vlastnosti než ty s běžným vzduchem.
• Stárnutí materiálu: Některé materiály (např. izolační desky) mohou časem degradovat, což vede ke změně jejich tepelně izolačních vlastností.
• Směr vedení tepla: Některé materiály (např. dřevovláknité desky) mohou vykazovat rozdílné hodnoty λ v závislosti na směru vedení tepla (podél vláken vs. kolmo na ně).

Hodnoty součinitele tepelné vodivosti

Hodnota λ se obvykle určuje laboratorními testy za kontrolovaných podmínek. Deklarovaná hodnota je hodnota stanovená výrobcem podle příslušné výrobkové normy při definovaných podmínkách (střední teplota při měření 10 ± 0,3 °C; vlhkost zkušebních vzorků, která je dána kondicionováním zkušebních vzorků nejméně 6 h při teplotě vzduchu 23 ± 5 °C a relativní vlhkosti 50 ± 5 %, tedy ve stavu neustálené sorpční, popř. desorpční vlhkosti u23/50 - některé normy výrobku upřesňují kondicionování zkušebních vzorku). Deklarované hodnoty součinitele tepelné vodivosti mohou tvořit podklad pro stanovení návrhových hodnot. Charakteristická hodnota je odvozena pro stanovenou charakteristickou hodnotu vlhkosti u23/80. Při uvádění výrobků na trh v České republice, na které se vztahují příslušné evropské harmonizované normy výrobku, nemají povinnost výrobci uvádět charakteristické hodnoty. Obvykle uvádějí pouze deklarované hodnoty dle příslušných referenčních podmínek.

Čtěte také: Tepelná roztažnost a dřevěné konstrukce

POZNÁMKA: Postup stanovení charakteristické hodnoty součinitele tepelné vodivosti stanoví ČSN 72 7014 Stanovení součinitele tepelné vodivosti materiálů v ustáleném tepelném stavu, Vyhodnocení zkoušek. Návrhová hodnota je odvozena pro určené teplotní a vlhkostní podmínky, popř. mechanické namáhání. Návrhové hodnoty vlastností stavebních výrobků lze také stanovit výpočtem pro konkrétní užití, na základě charakteristických hodnot a součinitelů podmínek působení. Součinitele podmínek působení zohledňují způsob zabudování materiálu do stavební konstrukce vystavené působení venkovního i vnitřního prostředí. Naměřená hodnota je hodnota statisticky vyhodnocená z naměřených hodnot z dostatečné četnosti zkoušek. Naměřená hodnota je vázaná na stanovené referenční podmínky při měření a stavu vlhkosti výrobku. Pokud referenční podmínky a stav určují vlastnost výrobku zabudovaného v konstrukci, lze naměřenou hodnotu použít přímo do výpočtu.

Vliv vlhkosti na tepelnou vodivost

Z vyšetřování o vlivu vlhkosti na tepelnou vodivost stavebnin byly zjištěny první nátěrové faktory FTS. Hodnoty nátěrového faktoru fTS vzhledem k vlhkosti materiálu přepočítal Prof. Dr. Manfred Sohn (Berlín) a jsou uvedeny v následující tabulce:

Tuto tabulku není možné brát jako závazný dokument sloužící pro stanovení vlastností konstrukcí staveb. Aktuálně platný a rozšířený přehled tepelně technických vlastností dalších materiálů podle ČSN 73 0540, ČSN 73 0544 a ČSN 73 0549. Výpočet tepelných ztrát budov se provádí podle ČSN 06 0210.

Součinitel tepelné vodivosti vs. součinitel prostupu tepla (U) a tepelný odpor (R)

Rozdíly mezi součinitelem tepelné vodivosti (λ - lambda), součinitelem prostupu tepla (U) a tepelným odporem (R) spočívají v jejich významu, použití a vztahu k vedení tepla:

1. Součinitel tepelné vodivosti (λ): Vyjadřuje schopnost jednoho konkrétního materiálu vést teplo. Vysoké hodnoty λ jsou typické pro vodiče tepla (např. kovy), zatímco nízké hodnoty mají izolanty (např. minerální vata).
2. Tepelný odpor (R): Vyjadřuje odpor proti prostupu tepla přes určitou vrstvu materiálu. V našem článku jsme si ukázali, jak vypočítat součinitel prostupu tepla U a tepelný odpor R stavební konstrukce.
3. Součinitel prostupu tepla (U): Vyjadřuje, kolik tepla projde konstrukcí o určité ploše při rozdílu teplot o 1 kelvin mezi vnitřním a vnějším prostředím. Součinitel prostupu tepla nám určuje celkovou výměnu tepla mezi prostory oddělenými od sebe určitou stavební konstrukcí. Čím je hodnota menší, tím lepší jsou tepelně izolační vlastnosti konstrukce. Součinitel prostupu tepla je vlastně převrácená hodnota hodnoty tepelného odporu „R“ konstrukce při přechodu tepla. Udává, jaké množství tepla se ztrácí přes 1 m² plochy stavební konstrukce při jednotkovém rozdílu teplot okolních prostředí.

V praxi jsou všechny tyto veličiny propojené. Pro součinitel prostupu tepla U platí, že čím nižší jeho hodnota je, tím lepší tepelně izolační vlastnosti konstrukce má (na rozdíl od dříve užívané hodnoty R - tepelný odpor). Norma ČSN 73 0540-2: 2012 stanovuje a doporučuje v jaké kvalitě stavět a zateplit, řeší samozřejmě i kondenzaci v konstrukci a tepelné vazby (řekněme tepelný most). Požadovaná minimální hodnota součinitele prostupu tepla U (W/m²·K) je pro obvodovou stěnu vnější 0,30 (W/m²·K). Doporučená hodnota je 0,25 (W/m²·K).

Čtěte také: Inovativní zateplení historických budov

Zateplení a energeticky úsporné domy

K tomu, aby váš dům splňoval požadavky státní normy ČSN 73 0540-2: 2012 o tepelné ochraně stavebních konstrukcí, není třeba obložit ho polystyrenem a časem řešit vlhkost v domě a tvorbu plísní. V dnešním článku si ukážeme, že bydlet bez plísní a alergií v energeticky úsporném domě můžeme i bez polystyrenu - dům ale zateplíme omítkovým zateplovacím systémem ISOTEX. Zateplovací omítka ISOTEX a energeticky úsporný termokeramický nátěr ClimateCoating tvoří jako celek výborný zateplovací systém.

Dnes na toto téma navážeme a uvedu příklad z praxe - aplikujeme si výpočet součinitele přestupu tepla na rodinný dům postavený z pálené cihly, který bude zateplený zateplovacím systémem ISOTEX.

1. V prvním příkladu výpočtu součinitele prostupu tepla jsme počítali s obvodovou stěnou, která byla postavena z pálené cihly s tloušťkou 30 cm (Heluz Family 30 broušená), na vnitřní a vnější straně byla omítnutá vápeno-cementovou omítkou o tloušťce 1.5 cm (na vnitřní straně) a 3 cm (na vnější straně). To vše při vnitřní teplotě 20°C a vnější -13°C.
2. Ve druhém příkladu výpočtu jsme počítali s obvodovou stěnou, která byla postavena z pálené cihly s tloušťkou 30 cm (Heluz Family 30 broušená), na vnitřní straně byla omítnutá vápeno-cementovou omítkou o tloušťce 1.5 cm a na vnější straně byla zateplená zateplovacím systémem ISOTEX, t.j. byla omítnutá tepelněizolační omítkou ISOTEX s tloušťkou 4 cm, na které byl aplikován ochranný fasádní termokeramický nátěr ClimateCoating. To vše při vnitřní teplotě 20°C a vnější -13°C.
3. Ve třetím příkladu výpočtu jsme počítali s toutéž obvodovou stěnou z pálené cihly s tloušťkou 30 cm (Heluz Family 30 broušená), na vnitřní a vnější straně byla omítnutá vápeno-cementovou omítkou o tloušťce 1.5 cm (na vnitřní straně) a 3 cm (na vnější straně). Z exteriéru byl aplikován termokeramický nátěr ClimateCoating. To vše při vnitřní teplotě 20°C a vnější -13°C.

V každém případě - stavba ošetřena nátěrem ClimateCoating bude mít své nesporné výhody vyplývající z vlastností termokeramické nátěru. ClimateCoating ThermoProtect tvoří ochranný štít, který díky unikátnímu složení odvede vlhkost, avšak zabraňuje zpětnému přechodu vlhkosti z vnějšího prostředí do materiálu stavební konstrukce = udržuje zdivo suché. ClimateCoating zajišťuje teplotní stálost a tedy nedochází k degradaci (k prasklinám) zdiva resp. stěn vlivem vysokého rozdílu teplot.

V případě výstavby nového rodinného domu je nejlepší použít tloušťku obvodové stěny cca 44 cm + zateplovací systém ISOTEX. V našem výpočtu jsme si ukázali, že při tloušťce obvodové stěny 30 cm si vystačíme s 3.5 cm tloušťkou zateplovací omítky, abychom splňovaly normu požadovanou pro pasivní domy (U = 0.12 až 0.18). Pokud bychom měli obvodové zdi tlusté 44 cm - stačilo by použít tenčí vrstvu tepelněizolační omítky (cca 2.5 cm). Cena zateplení domu systémem ISOTEX je přibližně stejná, jako cena zateplení polystyrenem o tloušťce 10 cm (podle podkladu a spotřeby omítky může být cena i nižší).

Zateplení starého rodinného domu z opuky

Dobrý den, chceme zateplit starý přízemní RD s obvodovými zdmi 70cm a z 80% opuky. Opuka je usazená hornina, prachovitý druh slínovce s vápennými složkami organismů, tedy poměrně jemné struktury. Tepelná vodivost je závislá na objemové hmotnosti daného materiálu, bude se pohybovat někde v rozmezí cca 1,2 až 1,7 W/m·K. Celkově vlastnosti zdiva jsou ovlivněny tím zbytkem 20% - jedná se patrně o smíšené zdivo a podílem zdící malty. Tepelný odpor zdiva R bude v rozmezí 0,5 až 0,7 m²·K/W. To odpovídá součiniteli prostupu tepla kolem 1,4 až 1,5 m²·K/W.

Čtěte také: Jak souvisí součinitel tepelné vodivosti (λ) s kvalitou izolace Isover?

U kamenného zdiva tohoto druhu je vhodné vyloučit případné kondenzace vlhkosti v konstrukci. I ve stavu bez zateplení k tomu v zimním období může dojít, nicméně nic nebrání vlhkosti za příznivějších klimatických podmínek ze zdiva opět odcházet ven. Druhým důležitým momentem je současná vlhkost zdiva, myslím zatížení především soklové části zemní vlhkostí. Pokud je zdivo izolované například podříznutím, lze se spolehnout na to, že jeho celková vlhkost není zemí ovlivněna. Pokud tomu tak není, je vhodné stav vlhkosti ověřit a o to pečlivěji zvážit typ zateplení. Zateplení by již mělo být provedeno v souladu se současnými požadavky norem. Jedná se o ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov - požadavky.

Z pohledu doporučení, které je dnes v zásadě nejnižším standardem, se jedná o poměrně velkou tloušťku tepelné izolace. První doporučení je nekontaktní způsob zateplení. Tedy tepelná izolace na vláknité bázi vkládaná do roštu, protivětrná folie, větraná mezera a obklad fasády. Zde nedochází k nepříznivé změně vlhkostních podmínek ve zdivu. Pokud by vadil vzhled domu s obkladem, lze řešit i deskami se systémem tenkovrstvé fasádní úpravy, tedy vizuálně bude dům jako omítaný. Jedná se však o poměrně drahé řešení. Tloušťka izolantu bude 16 až 18 cm (nebo více), záleží na vlivu roštu a jeho provedení, které výsledem ovlivní.

V případě kontaktního systému lze připustit takový, který co nejméně difúzně uzavírá zdivo. Kromě desek minerální vaty je to děrovaný polystyrén. Děrovaný EPS má i dobrou propustnost pro vodní páru a tedy neuzavírá difúzně konstrukci příliš. Například děrovaný šedý (grafitový) EPS má tepelnou vodivost kolem 0,032 W/m·K. Při 12 cm tloušťce bude výsledný součinitel prostupu tepla U (W/m²·K) zateplené konstrukce kolem hodnoty 0,24, tedy blíží se doporučení. Minerální vata bude vyšší tloušťky, 16 až 18 cm a při určité kondenzaci v izolantu, která může nastávat v mrazivých dnech nefunguje úplně optimálně. Při návrhu je potřeba správně eliminovat vlivu tepelných vazeb, tedy známých pod označením tepelné mosty. Ing. J.

tags: #soucinitel #tepelne #vodivosti #hlinena #omitka

Oblíbené příspěvky:

• Praktické řešení pro renovaci
• výběr stěrky na okna
• Moderní střechy s BIVAK TOP
• výhody zateplení materiálem Baumit open Therm
• Výuka a výzkum na Ústavu betonových a zděných konstrukcí