Izolace fasády: součinitel tepelné vodivosti a tloušťka izolace

1. Vhodný součinitel tepelné vodivosti fasády 

1.1 Součinitel tepelné vodivosti (λ) 

Součinitel tepelné vodivosti je důležitým kritériem, které se používá k porovnání kvality tepelné izolace. Vyjadřuje, jak různé materiály vedou teplo. Je to hodnota energie ve W, která projde materiálem o tloušťce 1 m, když je mezi povrchy materiálu teplotní rozdíl 1 K. Hodnota součinitele tepelné vodivosti je vyjádřena v jednotkách W.

Čím nižší je hodnota součinitele tepelné vodivosti, tím kvalitnější je tepelná izolace a tím pomaleji teplo materiálem uniká.

1.2 Součinitel prostupu tepla (U)

Tato hodnota určuje celkovou výměnu tepla mezi prostory, které jsou odděleny stavební konstrukcí. Označuje se velkým písmenem U a má jednotku [W/m2K].

Čím menší je hodnota součinitele prostupu tepla, tím lepší jsou tepelněizolační vlastnosti konstrukce. 

V České republice je energetická účinnost budov upravována zákonem č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií a o změně některých souvisejících zákonů (energetický zákon), ve znění pozdějších předpisů.

Při nové výstavbě a rekonstrukci budov je třeba brát ohled na tepelnou ochranu a efektivní využívání energie v budovách,  tj. na maximální přípustný prostup tepla různými konstrukcemi.

V Česku platí pro novostavby od roku 2010 tzv. "pasivní standard" a pro rekonstruované budovy "nízkoenergetický standard", které stanovují maximální průnik vzduchu skrz obvodové konstrukce budovy. Normy pro tepelnou izolaci fasády jsou stanoveny v několika předpisech a normách. Konkrétní normy a předpisy se liší v závislosti na typu budovy a typu fasády.

Konkrétní normy pro tepelnou izolaci fasády jsou stanoveny v ČSN EN ISO 6946 - Budovy a stavební konstrukce - Tepelné vlastnosti stavebních konstrukcí a budov - Výpočet tepelných toků a tepelného odporu. Tato norma stanovuje postupy pro výpočet tepelných vlastností stavebních konstrukcí a budov, včetně tepelného odporu obvodových konstrukcí.

Tepelně-technická norma je závazná. Hodnoty součinitele prostupu tepla (U) stanovené pro obvodové konstrukce a hodnoty spotřeby tepla jsou závazné.

Pro pasivní standard platí minimální požadavek na součinitel prostupu tepla obvodové konstrukce (U) 0,15 W/(m2.K) pro novostavby a 0,20 W/(m2.K) pro rekonstruované budovy. Pro nízkoenergetický standard jsou stanoveny požadavky na součinitel prostupu tepla obvodové konstrukce (U) 0,25 W/(m2.K) pro novostavby a 0,30 W/(m2.K) pro rekonstruované budovy.
2. Součinitel tepelné vodivosti (λ) - výpočet

Jak vypočítat součinitel tepelné vodivosti? Pro srovnání a vytvoření lepší představy o dobré tepelné izolaci budovy, která je důležitá nejen pro úspory nákladů na vytápění a chlazení, ale také pro životnost fasádního pláště, uvádíme některé výpočty týkající se tloušťky tepelné izolace.

Výpočty vycházejí z obvyklých hodnot tloušťky konstrukce a součinitele tepelné vodivosti (λ), pokud je budova postavena z cihel a je použita obvyklá izolace. Součinitel tepelné vodivosti (λ = W/mK) je základní vlastností materiálu, která se určuje při průměrné pracovní teplotě a vlhkosti materiálu.

Scénář 1: neizolovaná stěna o tloušťce 30 cm:

Cihla: d1 = 0,3 m, λ1 = 0,52 W/mK

Tepelný odpor: R = 0,125 + 0,043 + d/λ1 = 0,75 m2K/W

Součinitel prostupu tepla: U = 1/R = 1,33 W/m2K

Scénář 2: 30 cm silná izolovaná stěna s 10 cm izolace:

Polystyren: d2 = 0,1 m, λ2 = 0,040 W/mK

Tepelný odpor: R = 0,125 + 0,043 + d1/ λ1 + d2/ λ2 = 3,24 W/m2K

Součinitel prostupu tepla: U = 1/R = 0,31 W/m2K

S 10 cm tepelné izolace se tepelný odpor (R) zvýšil a součinitel prostupu tepla (U) snížil 4,3krát!

Scénář 3: co se stane se stěnou, která má 15 cm izolace?

Tepelný odpor: R = 0,125 + 0,043 + d1/λ1 + d2/λ2 = 4,5 W/m2K

Součinitel prostupu tepla: U = 1/R = 0,22 W/m2K

3. Optimální tloušťka tepelné izolace

Tepelná izolace o tloušťce 5 cm má za následek zvýšení tepelného odporu (R) nebo snížení součinitele prostupu tepla (U) až 6krát! V praxi to znamená, že při 15 cm izolace se stěnami ztratí až 6krát méně tepla než neizolovanou stěnou. Mezi součinitelem prostupu tepla 10 cm tlusté izolace a 15 cm tlusté izolace je 1,4násobný rozdíl.

Požadavky na tepelně technické vlastnosti stavebních konstrukcí a budov jsou stále přísnější. 

Pokud jde o izolaci vnějších stěn, stala se v našich podmínkách standardem izolace o tloušťce 80 až 100 mm a v případě podkroví izolace o tloušťce 200 až 250 mm. Tyto tloušťky jsou z hlediska nové normy nedostatečné. Přísnější požadavky na izolační vlastnosti budov vedou ke snížení spotřeby energie budov a tepelných ztrát, protože čím nižší jsou tepelné ztráty budovy, tím je budova energeticky úspornější a tím nižší jsou její provozní náklady. Kromě toho se zvyšuje i komfort bydlení. Nedostatečná tloušťka izolace není problémem pouze v zimě (lze ji snížit dodatečným vytápěním prostor), ale zejména v letních měsících, během nichž se půdní prostory s izolací o tloušťce 200 - 250 mm značně přehřívají. Použití silnější izolace přinese nejen nižší náklady, ale také příjemné a stabilní klima po celý rok.