Jak vypočítat tloušťku fasádní izolace?

Pokud zvolíte správnou tloušťku pěny pro zateplení stěn, můžete ochránit svůj dům před náhlými změnami teplot, minimalizovat tepelné ztráty a optimalizovat náklady na vytápění a také vytvořit uvnitř příznivé mikroklima. Existují průměrné hodnoty tepelné izolace pro různé oblasti země: nejméně 100 mm na jihu, od 150 mm ve střední části, od 200 mm na Sibiři, Uralu a severozápadních oblastech. Tyto hodnoty však neberou v úvahu typ izolace, takže je lepší vypočítat přesnou tloušťku, zejména proto, že výpočty nejsou složité, a proto je zvládne každý. Abychom vám usnadnili úkol, poskytujeme podrobné pokyny pro tepelné výpočty s popisem všech fází.

Prvním krokem je stanovení počátečních charakteristik

1. Plynové bloky: šířka β = 300 mm, součinitel tepelné vodivosti λ = 0,12 W/m 2 ⸱°С.
2. Pěnový plast: β neznámá (požadovaná hodnota), λ = 0,0,35 W/m 2 ⸱°С.
3. Vzduchová mezera: β = 30 mm.
4. Dekorativní cihla klinker: β = 65 mm, λ = 0,9 W/m 2 ⸱°С.

Je důležité vědět! Podle bodu 9.1.2 SP 23-101-2004 „Projektování tepelné ochrany budov“ tepelně technický výpočet nezohledňuje vrstvy konstrukce umístěné mezi vzduchovou mezerou a vnějším povrchem. Z tohoto důvodu budou ve výpočtech zohledněny pouze plynové bloky a samotná pěnová izolace

Struktura pórobetonové stěny pro příklad výpočtu

Krok dva – určete požadovaný odpor prostupu tepla

Požadovaný odpor prostupu tepla Rtr je minimální hodnota stanovená v závislosti na délce topného období, tedy v závislosti na oblasti konstrukce. Ukazatel je stanoven podle tabulky 3 SP 50.13330.2012 „Tepelná ochrana budov“.

Jak je vidět z tabulky, Rtr závisí na GSOP – denostupních topného období, které se počítají pomocí vzorce:

kde tв je standardní teplota v místnosti (v obytné místnosti je 18 °C), tav je průměrná teplota za topné období, z je doba trvání topného období, rovna počtu dní s průměrným denním teplota vzduchu pod +8 °C. Hodnotu tср a z lze snadno najít na internetu. Příklady indikátorů pro různá města jsou uvedeny v tabulce. Vezmeme-li jako příklad Moskvu, bude teplota –3,1 °C.

Referenční tabulka s délkou topné sezóny a průměrnou teplotou za topnou sezónu

Další z lze určit z mapy země, kde čáry označují oblasti se stejnou dobou trvání topné sezóny. Pro výpočet za použití příkladu Moskvy bude z 214 dní.

Mapa zobrazující trvání topné sezóny v různých oblastech

Nyní můžete vypočítat GSOP:

GSOP = (18 – (–3,1) ⸱ 214 = 4500 °C⸱den/rok.

Podle tabulky 3 SP 50.13330.2012 je hodnota 4500 mezi 4000 a 6000, to znamená, že Rtr bude mezi 2,8-3,5. Pro výpočet uděláme poměr:

4000/2,8 = 4500/Rtr, odkud Rtr = 4500 ⸱ 2,8/4000 = 3,15 m 2 ⸱°C/W.

Tabulka 3 SP 50.13330.2012

Krok třetí – vypočítejte optimální tloušťku izolace

V předchozí fázi jsme určili, že požadovaný (ve skutečnosti minimální) odpor prostupu tepla Rtr stěny během výstavby v Moskvě by měl být 3,15 m 2 ⸱°C/W. Na základě toho je možné určit minimální tloušťku izolace, zejména pěnového polystyrenu. K tomu budete potřebovat vzorec, který vypočítá libovolné R:

kde Rв + Rсн je odpor vůči přenosu tepla vzduchu stěnami uvnitř a vně, uvažovaný rovný 0,16 m 2 ⸱°C/W.

Pokud je konstrukce vícevrstvá, pak se celkové R vypočítá jako součet R všech vrstev, v uvažovaném případě pórobetonu a pěny. Vzorec tedy bude vypadat takto:

R = βg/λg + βп/λп + Rv + Rsn.

V uvažovaném vzorci není známa pouze tloušťka izolace (pěny) βp. Zbytek dat je:

• R = Rtr = 3,15 m2°C/W;
• pg = 300 mm;
• λg = 0,12 W/m2 ⸱°С;
• λp = 0,035 W/m 2 ⸱°С.

Dosaďte do vzorce a získejte:

R = βг/λг + βп/λп + Rв + Rсн = 0,3/0,12 + βп/0,035 + 0,16 = 3,15.

βп se tedy rovná:

βп = (3,15 – 0,3/0,12 – 0,16) ⸱ 0,035 = 0,103 m nebo 10,3 cm.

Hodnotu můžete zaokrouhlit, a pak dostaneme, že v uvažovaném příkladu bude k izolaci stěny z provzdušněných bloků o šířce 30 cm zapotřebí pěnový plast o tloušťce 10 cm.

Konečně,

V moderních podmínkách, kdy se ceny stavebních materiálů pravidelně zvyšují, stojí za to přistupovat k výpočtu jejich množství opatrněji. V případě izolace je důležité správně vypočítat tloušťku, aby nedošlo k přeplatku za přebytečnou tepelnou izolaci, a zároveň dům zateplil a také ušetřil na vytápění. Požadovanou hodnotu lze snadno zjistit provedením tepelnětechnického výpočtu. Všechny referenční údaje a vzorce jsou uvedeny v regulačních dokumentech – souborech pravidel, takže potíže s výpočty obvykle nevznikají. Pomocí dodaných pokynů můžete vypočítat tloušťku izolace pro stěnu vyrobenou z jakýchkoli materiálů a libovolného počtu vrstev.

Pro přesné stanovení požadované tloušťky izolace pro střechu je nutné provést tepelně technický výpočet. Jeho podstatou je stanovit s přihlédnutím k regionu požadovaný odpor prostupu tepla Rtr a na základě jeho hodnoty vypočítat minimální tloušťku tepelné izolace. Pomocí výpočtu budete schopni získat nejpřesnější hodnotu, čímž poskytnete svému domu potřebnou ochranu před tepelnými ztrátami a nebudete přeplácet nadměrnou tloušťku materiálu.

Co je odpor přenosu tepla

Tepelný odpor R je míra, která odráží, jak dobře konstrukce odolává prostupu tepla. Čím vyšší R, tím lépe chrání interiér domu před tepelnými ztrátami. Parametr se vypočítá podle vzorce: R = β/λ, kde β je tloušťka materiálu (m), λ je součinitel tepelné vodivosti (W/m 2 ⸱°C). Hodnota R závisí na nich a lze je vypočítat pomocí vzorce. Jako izolaci si vezměme například kamennou vlnu. Jeho λ lze snadno zjistit na internetu nebo ve specifikacích výrobce, průměrná hodnota je 0,038 W/m 2 ⸱°C. Tloušťka β kamenné vlny zůstává neznámá, stejně jako hodnota R, kterou vypočítáme později.

Vypočteme požadovaný odpor prostupu tepla Rtr

1. Určete GSOP – denostupně topného období (°C⸱den/rok). Vzorec pro výpočty je následující: GSOP = (tv – tav) ⸱ z, kde tv je standardní teplota v místnosti (pro obytné prostory je 18 °C), tav je průměrná teplota za topnou sezónu, z je doba trvání otopné sezóny ve dnech (odpovídá počtu dnů, kdy je teplota nižší než +8 °C). Poslední 2 hodnoty jsou uvedeny v tabulce a na mapě.

1. Na základě hodnoty GSOP nastavte Rtr podle tabulky 3 SP 50.13330.2012 „Tepelná ochrana budov“.

Pokud se v Moskvě staví dům, pak v souladu s tabulkou GSOP bude (18 – (–3,1) ⸱ 214 = 4500 °C⸱den/rok. V tabulce 3 SP 50.13330.2012 je tato hodnota bližší na 4000, takže Rtr se rovná 4,2 (ze sloupce „Nátěry a podlahy nad příjezdovými cestami“).

Je dobré vědět! Hodnotu Rtr můžete objasnit interpolací. Jednoduše vytvoříme poměr: v našem příkladu to bude 4000/4500 = 4,2/X, odkud X = 4,2 ⸱ 4500/4000 = 4,73 °C⸱den/rok.

Stanovení minimální tloušťky izolace

V uvažovaném příkladu jsme dostali:

• Rtr pro Moskvu se rovná 4,73 °C⸱den/rok;
• Součinitel tepelné vodivosti λ pro kamennou vlnu je 0,038 W/m 2 ⸱°C.

Při výpočtech je však důležité vzít v úvahu, že celková hodnota R pro střechu je součtem odporu přenosu tepla všech vrstev: parozábrana, izolace, hydroizolace, dokončovací nátěr. Pokud si představíte vzorec pro strukturu složenou z několika vrstev, bude to vypadat takto:

kde R0, R1, R2, Rn je odpor prostupu tepla jednotlivých vrstev, n je celkový počet vrstev v konstrukci (v případě střechy se jedná o parozábranu, izolaci, hydroizolaci, povrchovou úpravu), Rв a Rсн jsou odpor prostupu tepla vzduchové vrstvy stěny uvnitř a vně, který se pro zjednodušení výpočtů obvykle bere jako celkem 0,16 m 2 ⸱°C/W.

Pro výpočty budete také potřebovat hodnoty tloušťky a koeficient tepelné vodivosti zbývajících vrstev: parotěsná zábrana, hydroizolace, povrchová úprava. V každém případě budou individuální. Vezměte si například následující střešní koláč:

• obložení desky – 25 mm a 0,017 W/m 2 ⸱°C
• parozábrana – 0,18 mm a 0,038 W/m2 ⸱°C;
• hydroizolace – 2,1 mm a 0,032 W/m 2 ⸱°C;
• kovové dlaždice – 0,45 mm a 52 W/m 2 ⸱°C.

Příklad skladby střešní krytiny pro příklad výpočtu tloušťky izolace

Na základě toho vzorec Rtr = β/ λ + β₁/ λ₁ + β₂/ λ₂ + … + β_n/ λ_n + Rn + Rв + Rсн to nakonec bude vypadat takto:

4,73 = 25/0,017 + 0,18/0,038 + X/0,038 + 2,1/0,032 + 0,45/52 + 0,16.

Požadovaná tloušťka izolace X bude tedy rovna:

X = (4,73 – 0,025/0,017 – 0,00018/0,038 – 0,0021/0,032 – 0,00045/52) ⸱ 0,038 = (4,73 – 1,47 – 0,0047 – 0,066 0,000009 0,16 = 0,038 m nebo 0,115 cm.

Ukazuje se, že minimální tloušťka kamenné vlny pro izolaci střechy v uvažovaném příkladu by měla být alespoň 11,5 cm, místo hodnoty λ = 0,038 můžete nahradit součinitel tepelné vodivosti jinou izolací, například stříkanou polyuretanovou pěnou -A = 0,028. V tomto případě bude tloušťka X = (4,2 – 1,47 –0,0047 – 0,066 – 0,000009 – 0,16) ⸱ 0,028 = 0,0848 m nebo 8,5 cm.

Dobré vědět! Z výpočtů můžeme usoudit, že čím nižší je součinitel tepelné vodivosti λ, tím menší bude minimální tloušťka izolace, to znamená, že čím méně tepla propustí, tím tenčí vrstva může být. To je třeba vzít v úvahu při výběru tepelné izolace pro střechu.

Konečně,

Aby bylo možné přesně vypočítat požadovanou tloušťku izolace, je nutné provést výpočet, který zohledňuje klimatické vlastnosti stavební oblasti. Tímto způsobem můžete určit optimální hodnotu – ne přehnanou a ne příliš nízkou. Díky tomu bude izolace plnit svou funkci na 100% a vyhnete se přeplatkům z důvodu nákupu silné tepelné izolace, která není nutná.

Pokud není možné provést výpočty, můžete použít průměrné hodnoty. V mírném klimatu je tloušťka izolace z minerální vlny pro střechu nejméně 100 mm, v severních oblastech – od 150 do 200 mm. Pokud se použije pěnový polystyren, hodnoty budou 60 a 80-100 mm. Hlavní věcí není dělat tepelnou izolaci tenčí, aby se ušetřily peníze, protože to v budoucnu povede ke zvýšení nákladů na vytápění.