Úsporný dům, 3. díl: Tepelné ztráty domu a potřeba na vytápění

1. 12. 2024

Tepelné ztráty domu nejsou žádná složitá fyzika a v dnešní době webových kalkulátorů a různých výpočetních programů si už nemusíme pamatovat ani žádné vzorečky. Přesto je vhodné si připomenout pár základních pojmů a názvů, s nimiž se budeme setkávat a jejichž pochopení nám usnadní orientaci v oboru a domluvu s projektanty nebo firmami.

V našem klimatickém pásmu musíme po značnou část roku v domech topit. Jak moc topíme a kolik energie na to spotřebujeme, závisí na řadě vlivů, například na teplotě uvnitř a venku, velikosti domu a z čeho a jak je postaven. Základní veličinou, která nás v souvislosti s únikem tepla z domu zajímá, je tepelná ztráta. Je to množství tepla, které projde danou obvodovou konstrukcí domu při daném tepelném rozdílu mezi vnitřkem a vnějškem domu za jednotku času. Z hlediska fyzikálního jde o ztrátový výkon a platí pro něj následující vztah:

Q = U·S·Δt [W]

U - součinitel prostupu tepla [W·K^-1·m^-2]
S - plocha konstrukce, přes kterou teplo prochází [m²]
Δt - rozdíl teplot vzduchu uvnitř a venku [K]

Poznámka: v hranatých závorkách jsou uvedeny jednotky, v nichž se jednotlivé veličiny měří.

Příklad: Máme-li okno o ploše S = 2 m2, s hodnotou součinitele prostupu tepla U = 1,4. Venku je -10 °C a uvnitř +20 °C , pak tepelná ztráta Q = 1,4 x 2 x 30 = 84 W.

Součinitel prostupu tepla se stanoví ze vztahu:

U = I / (0,168 + ΣR) [W·K^-1·m^-2],

kde ΣR je součet tepelných odporů jednotlivých vrstev konstrukce. Je možné sipředstavit prostup tepla nějakou stavební konstrukcí (stěnou) jako analogii průtoku elektrického proudu odporem. Elektrickému napětí, které „protlačuje” proud odporem, odpovídá rozdíl teplot. Elektrickému proudu odpovídá tepelný tok. Elektrickému odporu odpovídá tepelný odpor.

Když se stěna skládá z více vrstev, jde vlastně o řazení odporů za sebou (sériově) a výsledný odpor je tedy součet odporů jednotlivých vrstev. Víme také, že na sériově zapojených odporech se celkové napětí (rozuměj — rozdíl teploty) rozdělí v poměru jejich velikostí; čím větší odpor, tím větší část napětí (rozdíl teploty) se na něm objeví. Pro jednotlivé vrstvy konstrukce platí:

R = (d / λekv)

d - tloušťka konstrukce,
λekv - tepelná vodivost materiálu

Příklad: Strop, který má hodnotu tepelného odporu R = 1 , zateplíme 20 cm minerální vaty, jejíž tepelný odpor R = 5. Výsledný tepelný odpor bude tedy 1+5 = 6 m².K·W^-1 a výsledný součinitel prostupu tepla U = 0,16 W·K^-1·m^-2.

Správně zvolená tepelná izolace je klíčem ke komfortní teplotě v domě

Zjištěné součinitele prostupu tepla jednotlivých částí obálky domu můžeme porovnat s hodnotami uvedenými v normě a zjistit tak, zda jsou vyhovující nebo ne. Průběh teploty ve stěně je důležitý parametr, na něm totiž záleží, zda a kde bude ve stěně docházet ke kondenzaci vlhkosti. Například v místě takzvaných tepelných mostů, tj. míst, kde je tepelný odpor podstatně snížený, může docházet k hromadění vlhkosti, vzniku plísní a nakonec i poškození konstrukce. Níže zmíněný výpočetní nástroj „Prostup tepla vícevrstvou konstrukcí” umožňuje grafické zobrazení průběhu teploty ve vícevrstvé konstrukci. Zde je dobré připomenout hierarchii výše se vyskytujících veličin:

Tepelná vodivost materiálu - charakterizuje ji materiál (beton, dřevo, polystyren apod.) a tyto hodnoty jsou v tabulkách nebo údajích výrobce materiálu. Čím je tato hodnota nižší, tím lépe materiál tepelně izoluje.

Tepelný odpor -vztahuje se k jednotlivým vrstvám konstrukce (strop má R = 1 , vrstva minerální vaty má R = 5). Vyšší hodnota znamená nižší tepelné ztráty. Tepelný odpor jednotlivých vrstev konstrukce se sčítá.

Součinitel prostupu tepla - týká se už konstrukce jako celku, včetně vzduchové vrstvy na jejím povrchu; ta totiž také tepelně izoluje a má tedy nějaký tepelný odpor. U okna například nemá význam mluvit o tepelném odporu samotného skla, který je poměrně malý, rozhodující jsou tepelné odpory vrstev vzduchu při povrchu skel. Je proto zvykem pro okna udávat rovnou hodnotu U. V případě součinitele prostupu tepla nižší hodnota znamená nižší tepelnou ztrátu.

Tepelná ztráta - v hodnotě Q je již obsažena i plocha konstrukcí a rozdíl teplot uvnitř a venku. Když sečteme hodnoty Q pro všechny konstrukce obálky budovy, dostaneme celkovou tepelnou ztrátu budovy.

Zdroj článku: