Jak určit optimální tloušťku izolace

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.

Konečná hodnota závisí na tom, jaký typ tepelné izolace je použit, protože různé materiály mají různou odolnost proti přenosu tepla. Výpočty zohledňují i ​​klimatickou oblast, která určuje průměrnou denní teplotu v zimě: čím chladnější zima, tím silnější by měla být izolace. Pro lepší pochopení tématu doporučujeme podívat se na způsob výpočtu tloušťky střešní izolace a uvedeme přibližné hodnoty pro nejběžnější typy tepelné izolace.

Jaký ukazatel odráží stupeň tepelné izolace střechy?

Jednou z hlavních charakteristik všech obvodových konstrukcí, které zahrnují vnější stěny a střechu domu, je odpor prostupu tepla, označovaný písmenem R a měřený vm 2 ⸱°C/W. Právě tento parametr odráží úroveň tepelně izolačních vlastností konstrukce. Čím vyšší R, tím menší tepelný tok střechou prochází, což znamená menší tepelné ztráty. To však neznamená, že musíte zajistit, aby odpor přenosu tepla byl co nejvyšší. To je z hlediska finančních nákladů iracionální.

Požadovaný a skutečný odpor prostupu tepla celého střešního koláče

Stavební předpisy pro každý region stanovují minimální hodnotu odporu prostupu tepla R, která se nazývá požadovaná hodnota – Rtr. To je to, na co se musíte zaměřit při vývoji koláče stěn a střechy. Při výpočtu pro konkrétní střechu se získá skutečná hodnota – Rf. Porovná se s požadovaným a udělá se závěr, zda obvodová konstrukce dokáže účinně zabránit tepelným ztrátám. Aby střecha plnila funkci tepelné ochrany na 100 %, je nutné, aby její skutečný parametr Rf byl větší, než požadují normy Rtr. Skutečná hodnota Rf je celková hodnota pro celou střechu. Vypočítá se sečtením odporu prostupu tepla každé vrstvy ve střešním koláči – R0, R1, R2 atd. Zde je také přidán odpor stěnové vrstvy vzduchu uvnitř a venku – Rв a Rсн, což pro zjednodušené výpočet může být vzat na celkovou hodnotu 0,16 m2 ⸱°C/W. Ve výsledku vzorec vypadá takto: Rф = R0 + R1 + R2 + …+ Rn + Rв + Rсн, kde n je počet vrstev ve střešní konstrukci. Pokud je například 6 vrstev, bude celkem 6 výrazů plus Rв a Rсн.

Jak vypočítat tloušťku střešní izolace

Při výpočtu tloušťky střešní izolace se musíte řídit základním pravidlem, podle kterého má být Rf větší než Rtr. Hodnota Rtr je stanovena podle tabulky 3 SP 50.13330.2012 „Tepelná ochrana budov“, znázorněné na obrázku níže.

Určete Rtr

SP 50.13330.2012 již definuje minimální hodnoty odporu prostupu tepla pro různé regiony. Zde se pro výpočty bere hodnota Rtr. Protože potřebujeme určit hodnotu pro střechu, podíváme se do 4. sloupce, kde jsou uvedena čísla pro krytiny. Jak je patrné z tabulky, hodnota Rtr závisí ještě na jednom parametru – denostupňovém topném období, který je určen regionem. GSOP se vypočítá pomocí jednoduchého vzorce: GSOP = (tv – tav) ⸱ z, kde tv je standardní vnitřní teplota (obývací pokoj – 18 °C, rohové a koncové pokoje – 20 °C) a tav je průměrná teplota pro topná sezóna, z je doba trvání topné sezóny ve dnech (počet dní s průměrnou denní teplotou nižší než 8 °C). Poslední 2 parametry lze nalézt na internetu – příklady hodnot pro různá města jsou uvedeny v tabulce a na mapě.
Například pro Moskvu bude GSOP roven 18 – (–3,1) ⸱ 214 = 4500 °C⸱den/rok. Podle tabulky 3 je tato hodnota blíže 4000, takže Rtr ve 4. sloupci pro náš příklad bude 4,2 m 2 ⸱°C/W.

Vypočítejte tloušťku izolace

Takže máme Rtr, který se v našem příkladu rovná 4,2 m 2 ⸱°C/W. Ukazuje se, že Rf pro střechu by nemělo být menší než tato hodnota. Pro provedení výpočtu můžeme přirovnat Rtr k Rf a poté můžeme získat minimální tloušťku izolace, která poskytne střeše potřebnou tepelnou ochranu. Odpor jednotlivé střešní vrstvy (stejné R0, R1 . Rn) lze určit vzorcem R = β/λ, kde β je tloušťka vrstvy (m) a λ je součinitel tepelné vodivosti (W/). m⸱°C), které lze nalézt v referenčních knihách, na internetu nebo ve specifikacích specifikovaných výrobcem. Tepelná vodivost je známá pro všechny vrstvy střechy, pokud již byl vybrán její koláč. Neznámá zůstává pouze tloušťka izolace. Vezměme například střechu s konstrukcí jako na obrázku, kde je použit tradiční krokvový systém, je zde parozábrana, izolace ve formě čedičové vlny, hydroizolace a povrchová úprava ve formě kovových tašek.
Výpočet zohlední 4 vrstvy (tloušťka β a součinitel tepelné vodivosti λ jsou brány jako průměrné hodnoty pro podobné materiály, přesné je nutné převzít od výrobce konkrétního materiálu):

• parozábrana – 0,17 mm a 0,038 W/m⸱°C;
• čedičová vlna – tloušťka neznámá, 0,039 W/m⸱°C;
• hydroizolace – 2 mm a 0,032 W/m⸱°C;
• kovové dlaždice – 0,5 mm a 52 W/m⸱°C.

Výsledkem je následující vzorec:

Rf = Rtr = 0,00017/0,038 + X/0,039 + 0,002/0,032 + 0,0005/52 + 0,16 = 4,2 m2 °C/W.

Odtud můžete vypočítat tloušťku izolace X:

X = (4,2 – 0,00017/0,038 – 0,002/0,032 – 0,0005/52) ⸱ 0,039 = (4,2 – 0,0045 – 0,063 – 0,00001 – 0,16) 0,039 m nebo 0,155 m = 15,5 m.

Ukazuje se, že v uvažovaném příkladu bude mít střecha jako izolaci čedičovou vatu o tloušťce minimálně 15,5 cm Pokud pro tepelnou izolaci použijete extrudovaný pěnový polystyren s λ = 0,030 W/m⸱°C, pak min. tloušťka vrstvy bude již 12 cm, jak je vidět, při použití izolace s nižším součinitelem tepelné vodivosti (tj. materiál hůře propouští teplo) se tloušťka vrstvy zmenšila. S ohledem na to a pomocí vzorce můžete snadno vybrat konkrétní tepelnou izolaci pro stavbu domu v určité oblasti.