19. 3. 2020
Naše domovy po většinu roku obléhá vetřelec, který vtrhne dovnitř, sotva otevřeme okna nebo dveře: chlad. Během topné sezóny, zvláště ve starých zástavbách stačí, když dáme ruku na vnitřní stranu obvodové zdi – a cítíme zimu. Moderní domy jsou ovšem postavené tak, aby jejich obálkami unikalo co nejméně tepla. Uveďme jednoduchý modelový příklad, který následně osázíme fyzikálními termíny, jako třeba součinitel prostupu tepla.
Kolik ušetříme zateplením
- V obýváku udržujeme teplotu 20 stupňů Celsia, zatímco na půdě je dlouhodobě 19 °C, rozdíl tedy činí 1 °C neboli 1 kelvin (K).
- Máme strop o velikosti 5 x 5 metrů, kterým uniká teplo (tepelná ztráta činí 21,5 wattů).
- Strop zateplíme minerální vatou o šířce 20 centimetrů.
- Díky tomu doma lépe udržíme teplo, a ušetříme za vytápění (zhruba 450 Kč/rok, pokud topíme elektřinou).
A nyní fyzikální názvosloví. Zateplením jsme šestkrát zvýšili takzvaný tepelný odpor (R) daného stropu: z 1 na 6. Používáme jednotku (m2·K)/W, tedy metr čtvereční krát kelvin na watt. Jinými slovy, teplotní rozdíl mezi obývákem a půdou by se nyní musel podstatně zvětšit, aby izolovaným stropem odcházelo tolik tepelné energie jako dříve.
Tím pádem ovšem klesl takzvaný součinitel prostupu tepla (U): z 0,86 na 0,16 – používáme jednotku W/(m2·K), tedy watt na metr čtvereční krát kelvin. Čili stropem projde méně energie, přestože teplotní rozdíl mezi obývákem a půdou zůstane stejný.
Zároveň klesla tepelná ztráta (Q): z 21,5 na 4 W (vždycky násobíme součinitel prostupu tepla, plochu a teplotní rozdíl). Tím pádem ušetříme energii a peníze: přes 100 kilowatthodin neboli řádově stokoruny ročně. V praxi záleží na vytápěcím systému a dodavateli energie, ale také na přesné velikosti zateplené plochy, na teplotních rozdílech (po obou stranách domovní obálky) a na samotné izolaci. Orientační příklady spočítá následující zjednodušená kalkulačka.
Jak spočítáme součinitel prostupu tepla
Vycházíme z knihy Úsporný rodinný dům, jejíž autor Karel Murtinger používá tento zjednodušený vzoreček: U = 1 / (ΣR + 0,168).
- U znamená součinitel prostupu tepla.
- ΣR zjistíme jednoduše tak, že sečteme tepelné odpory jednotlivých vrstev posuzované konstrukce nebo jejího dílčího prvku.
- 0,168 přičítáme jako tepelný odpor mezi ovzduším a pevnou domovní obálkou.
Podrobnější vzoreček uvádí stavební konzultant Michal Kraus.
U = 1/RT
- U = součinitel prostupu tepla [W/(m2·K)]
- RT = Rsi + R + Rse
- RT = odpor při prostupu tepla [(m2.K)/W]
- Rsi = odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce [(m2.K)/W]
- R = tepelný odpor konstrukce [(m2.K)/W] = Σ (dj/λj)
- d = tloušťka vrstvy materiálu [m]
- λ = součinitel tepelné vodivosti dílčí vrstvy materiálu [W/(m.K)]
- Rse = odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce [(m2.K)/W]
A pokud domovní konstrukce obsahuje takzvané tepelné mosty, kde energie uniká výrazně více nežli jinde (třeba kvůli chybějící izolaci, kovovým prvkům apod.), musíme postupovat ještě sofistikovaněji. Například docent Zbyněk Svoboda doporučuje bezplatné softwary Teplo a Energie 2019, existuje také Tepelná technika.
Požadované hodnoty podle normy
Dnešní novostavby každopádně musejí vyhovovat podmínkám, které najdeme v zákoně č. 406/2000 Sb. (o hospodaření energií), vyhlášce č. 78/2013 Sb. (o energetické náročnosti budov) a normě ČSN 73 0540-2 (2011). Podle následující tabulky musíme splnit několik podmínek:
- Každý konstrukční prvek má předepsaný maximální součinitel prostupu tepla (U) – například plochá střecha 0,24, zatímco klasická sedlovka 0,30.
- Pro celý dům počítáme navíc ještě průměrný součinitel prostupu tepla (Uem), který však násobíme koeficientem 0,7 – a ani tuto hodnotu nesmíme překročit! Některé konstrukční prvky tedy musejí být ještě bytelnější, než předepisuje tabulka. Normě vyhovíme, například pokud každý konstrukční prvek bude mít součinitel prostupu tepla o 30 % nižší (tedy plochá střecha 0,168 nebo sedlovka 0,21).
| Konstrukční prvek | U |
|---|---|
| Stěna vnější | 0,30 |
| Střecha strmá se sklonem nad 45° | 0,30 |
| Střecha plochá a šikmá se sklonem do 45° | 0,24 |
| Strop s podlahou nad venkovním prostorem | 0,24 |
| Strop pod nevytápěnou půdou (se střechou bez tepelné izolace) | 0,30 |
| Stěna k nevytápěné půdě (se střechou bez tepelné izolace) | 0,30 |
| Podlaha a stěna vytápěného prostoru přilehlá k zemině | 0,45 |
| Strop a stěna vnitřní z vytápěného k nevytápěnému prostoru | 0,60 |
| Strop a stěna vnitřní z vytápěného k temperovanému prostoru | 0,75 |
| Strop a stěna vnější z temperovaného prostoru k venkovnímu prostředí | 0,75 |
| Podlaha a stěna temperovaného prostoru přilehlá k zemině | 0,85 |
| Stěna mezi sousedními budovami | 1,05 |
| Strop mezi prostory s rozdílem teplot do 10 °C | 1,05 |
| Stěna mezi prostory s rozdílem teplot do 10 °C | 1,30 |
| Strop vnitřní mezi prostory s rozdílem teplot do 5 °C | 2,20 |
| Stěna vnitřní mezi prostory s rozdílem teplot do 5 °C | 2,70 |
| Výplň otvoru ve vnější stěně a strmé střeše, z vytápěného prostoru do venkovního prostředí, kromě dveří | 1,50 |
| Šikmá výplň otvoru se sklonem do 45°, z vytápěného prostoru do venkovního prostředí | 1,40 |
| Dveřní výplň otvoru z vytápěného prostoru do venkovního prostředí (včetně rámu) | 1,70 |
| Výplň otvoru vedoucí z vytápěného do temperovaného prostoru | 3,50 |
| Výplň otvoru vedoucí z temperovaného prostoru do venkovního prostředí | 3,50 |
| Šikmá výplň otvoru se sklonem do 45° vedoucí z temperovaného prostoru do venkovního prostředí | 2,60 |
Informace v tomto článku jsou pouze orientační, budeme vděční za případné komentáře níže v diskusním fóru.
