Výpočet tloušťky izolace pro střešní krytinu: metodika, výpočetní vzorec, příklady

Střecha je nejzávažnějším zdrojem tepelných ztrát v domě. Právě přes něj se může odpařit až 20 % vzácného tepla. V tomto článku vám řekneme, jak vybrat optimální tloušťku materiálu pro jeho izolaci – abyste neplakali nad účty za topení nebo odhadem na stavbu střechy.

Co určuje tloušťku izolace?

• Čím přísnější jsou klimatické podmínky v oblasti výstavby, tím silnější by měla být izolační vrstva;
• Čím lepší tepelněizolační vlastnosti má samotná izolace, tím tenčí může být její vrstva.

Tyto dva závěry, založené na běžném zdravém rozumu, jsou vyjádřeny ve formě matematického vzorce:

kde:
α_ut – tloušťka tepelně izolační vrstvy, m;
R 0 _priv – snížený tepelný odpor povlaku, m 2 °C/W, tj. schopnost obvodové konstrukce odolávat proudění tepla a nepropouštět jej;
λ_ut – součinitel tepelné vodivosti izolace, W/(m °C).

V tomto vzorci je kvalita samotného materiálu určena parametrem λ_ut, a vliv klimatických podmínek je zohledněn pomocí hodnoty R 0 _priv.

Hodnota sníženého odporu prostupu tepla bude záviset na délce topné sezóny a rozdílu teplot venku a uvnitř domu. Tyto informace lze nalézt v regulačních dokumentech:

• SP 50.13330.2012 „Tepelná ochrana budov“;
• SP 131.13330.2018 „Stavební klimatologie“;
• SP 23-101-2004 „Projektování tepelné ochrany budov“.

Výpočty tepla se provádějí na základě nejchladnějšího pětidenního období v roce, tedy „s rezervou“.

Tabulka 1. Hodnoty sníženého odporu proti přenosu tepla střechy v některých městech Ruska

Příklad výpočtu tloušťky izolace

Pojďme analyzovat zateplení střech ve městech s nejvyššími a nejnižšími požadavky na tepelný odpor nátěru. V naší tabulce jsou to Novosibirsk (5,59) a Groznyj (3,73).

Vezměme si například minerální vlnu s průměrným součinitelem tepelné vodivosti 0,035 W/(m °C). Dosazením této hodnoty do vzorce získáme tloušťku izolace 0,190 m pro Novosibirsk a 0,125 m pro Groznyj. Pokud pro srovnání spočítáme požadovanou tloušťku nejúčinnější izolace na stavebním trhu – polyisokyanurátu (PIR), jehož součinitel tepelné vodivosti je pouze 0,022 W/(m °C), pak pro Novosibirsk dostaneme hodnotu 0,119 m. a pro Groznyj – pouze 0,079 m.

Jemnější výpočet

Referenční hodnota odporu prostupu tepla v užším slova smyslu se nevztahuje na izolační vrstvu, ale na celou konstrukci. Všechny vrstvy střešního „koláče“ přispívají k odolnosti proti tepelným ztrátám. Některé z nich lze zanedbat a některé by neměly.

Konečný nátěr střechy tak může být ignorován, protože je oddělen od zbytku konstrukce ventilační mezerou. Ale musíte se blíže podívat na dokončovací materiál stropu. Strop je často pokryt dřevem nebo hoblinami, které mají dobré tepelně izolační vlastnosti. Mohou být také zahrnuty do výpočtů.

Uvažujme případ, kdy je strop podkroví obložen dřevotřískovou deskou o tloušťce 15 mm. Součinitel tepelné vodivosti tohoto materiálu je podle referenčních údajů 0,15 W/(m °C).

Dosadíme tento údaj do vzorce a zjistíme hodnotu R. Takto zjistíme podíl této vrstvy na celkové odolnosti proti tepelným ztrátám.

0,015 = (R – 0,16) 0,15
R = 0,26 m2 °C/W

Nyní zopakujme naše výpočty pro Novosibirsk a Groznyj, ale s ohledem na tepelně-izolační vlastnosti pokožky.

α_ut = (5,59 – 0,26 – 0,16) · 0,035 = 0,181 m (Novosibirsk)
α_ut = (3,73 – 0,26 – 0,16) · 0,035 = 0,116 m (Groznyj).

Výsledky ukazují, že obložení stropu podkroví dřevotřískovými deskami snížilo vypočtenou tloušťku izolace o méně než 1 centimetr. Ve většině případů lze tuto hodnotu zanedbat.

Jedna vrstva nebo několik?

Řekněme, že požadovaná tloušťka vrstvy minerální vlny je podle výpočtů 20 cm.V prodeji jsou desky o tloušťce 20 cm a tloušťce 10 cm.Co je nejlepší udělat? Mám střechu izolovat v jedné vrstvě, nebo ve dvou – tenčím materiálem?

Vícevrstvá izolace by měla být účinnější díky tomu, že nadložní desky překrývají spoje podkladových a zabraňují vzniku „studených mostů“. Střešní konstrukce musí mít minimálně dvě vrstvy tepelné izolace pro překrytí příčného spoje desek.

Odborníci NIIMosstroy však tvrdí, že snížení počtu izolačních vrstev neovlivňuje tepelně izolační výkon budov tak, jak by se mohlo zdát.

Mnohem silnější vliv na kvalitu tepelné izolace má přesnost montáže. V experimentech prováděných specialisty NIIMosstroy přítomnost mezer o tloušťce 2 až 5 mm mezi izolačními deskami výrazně zhoršuje tepelně izolační vlastnosti materiálu – jak v jednovrstvých, tak i vícevrstvých instalacích.

Aby nedošlo k záměně v koeficientech, normách, klimatických pásmech a dalších složitostech, je lepší svěřit výpočty odborníkům. Stejně tak instalace. Střechy neodpouštějí chyby a nutí vás platit za lehkomyslnost nervy, penězi a dobrou náladou.

Vaším cílem je tedy zateplit dům. Předpokládejme, že fáze výběru materiálu je již ukončena a misky vah se naklonily k izolaci z kamenné vlny, která je ekologická, bezpečná, má dobrou paropropustnost a nehořlavost v kombinaci s výbornými tepelnými vlastnostmi.

A pak se objeví jedna z nejnaléhavějších otázek: „Jak zvolit tloušťku izolace?“ Tento článek se zaměří konkrétně na stanovení požadované tloušťky pomocí izolace z kamenné vlny jako příkladu. Metoda výpočtu je založena na algoritmu používaném profesionálními staviteli a projektanty pro různé návrhy budov.

Samotná metodika a všechny referenční údaje jsou obsaženy v několika regulačních dokumentech, které se dnes nazývají SP – soubor pravidel. Toto je SP 50.13330.2012 (dříve SNiP 23/02/2003) „Tepelná ochrana budov“ a sbírka tabulek – SP 131.13330.2012 (dříve SNiP 23-01-99*) „Stavební klimatologie“.

Obytné budovy na severu naší země potřebují více izolace než u teplého moře. Jak krutá zima v konkrétním regionu je, lze určit na základě trvání topné sezóny (ve dnech) a průměrné teploty během této doby. Období „horkých baterií“ pro obytné budovy začíná, když průměrná denní teplota vzduchu klesne pod +8°C. Všechny tyto údaje obsahuje „Building Climatology“. Pro Moskvu tedy topná sezóna trvá 214 dní a průměrná teplota v tuto dobu je -3,1 °C.

Při výpočtu tloušťky izolace se berou v úvahu klimatické parametry na základě ukazatelů pod zkratkou GSOP (stupně-dny topného období). Ukazuje, o kolik stupňů a kolik dní je nutné pomocí topení zvýšit teplotu za oknem na příjemných +20°C uvnitř domu. Vypočítá se jako rozdíl mezi vnitřní teplotou (+20°C) a průměrem za topné období vynásobený dobou trvání tohoto období ve dnech.

SP 50.13330.2012 má tabulku, která vám v závislosti na GSOP umožňuje určit požadované teplotní odolnost pro střechu nebo stěnu. Tento indikátor ukazuje, jak účinně by měla střecha nebo stěna odolávat přenosu tepla, a proto má tento název.

Tepelný odpor hotové konstrukce, například stěny, je součet odporů každé z vrstev, který se rovná tloušťce vrstvy v metrech dělené její součinitel tepelné vodivosti „lambda“ – λ. Proto čím nižší je součinitel tepelné vodivosti, tím spolehlivěji materiál udrží teplo při menší tloušťce své vrstvy. Volbou tloušťky izolace je zajištěno, že celkový odpor prostupu tepla konstrukce je větší, než je požadováno.

Pokud například použijete účinný materiál z kamenné vlny ROCKWOOL LIGHT BUTTS SCANDIC, který má extrémně nízkou tepelnou vodivost (λA, λB – 0,039 a 0,041 W/(m²x°C)) a nemá na trhu obdoby, pak je tenčí. než ostatní izolace, umožňuje dosáhnout požadovaného efektu.

Ve výpočtu není použit součinitel tepelné vodivosti s indexy 10 nebo 25 (λ10, λ25), protože se jedná o laboratorní ukazatele zcela suchého materiálu, což se u reálné konstrukce neděje. Ve všech suchých oblastech naší země se pro výpočty berou hodnoty λA a pro oblasti s vlhkými a normálními podmínkami, kterých je většina v Rusku, se používá λB, kde A a B jsou provozní podmínky stavebních konstrukcí z hlediska vlhkosti.

Informace o materiálech, jejichž výrobce nebo prodejce uvádí koeficient tepelné vodivosti nižší než 0,025 W/(m²x°C), je třeba brát s jistou mírou skepse. Tento koeficient má vzduch při +20°C. Právě tento materiál, rozdělený na malé části strukturou materiálu, nejvíce přispívá k odolnosti proti přenosu tepla. Proto, dokud se vědci nenaučí „nalévat vakuum do nádrží“, je to nedosažitelná hodnota tepelné vodivosti, o kterou usilují všechny izolační materiály ve stavebnictví.

Hodnoty požadovaného tepelného odporu pro rámové střechy a stěny obytných budov v některých ruských městech jsou uvedeny v tabulce níže. Dále je stanovena minimální tloušťka izolace, která bude dostatečná pro splnění požadavků na prostup tepla (bere se např. materiál od firmy ROCKWOOL LIGHT BUTTS SCANDIC).

Dům se nepostaví za jeden den, a tak přirozeně vyvstává otázka spolehlivosti izolace. Nejlepší je použít materiály od firem, které své produkty vyrábějí již dlouhou dobu a úspěšně působí na trhu. Takoví výrobci mají nejen informace o skutečné trvanlivosti svých materiálů, ale kladou si za úkol neustále zlepšovat vlastnosti výrobků a technologii jejich výroby a instalace.

LIGHT BUTTS SCANDIC je univerzální izolace pro nenosné rámové konstrukce, které se nejčastěji vyskytují v soukromých domech, například na stěny, trámové podlahy a podkroví. Tento produkt je novou generací známé a osvědčené izolace LIGHT BATTS. Při zachování hustoty a tepelných charakteristik svého předchůdce získal revoluční kvalitu vláken kamenné vlny, která umožňuje podrobit desky stlačení (kompresi) až o 60 %. Díky tomu je jeho dodávka téměř třikrát výnosnější.

Tepelný odpor pouhých 100 mm izolace LIGHT BATTS SCANDIC (λB=0,041 W/(m²x°C)) bude roven 2,44 (m²x°C)/W. Takovou odolnost může poskytnout stěna silná téměř dva metry z masivní keramické (červené) cihly (λB=0,81 W/(m²x°C)). Je zřejmé, že 200 mm stejné izolace vytváří tepelný odpor vrstvy dvakrát větší – 4,88 (m²x°C)/W.

Pro izolaci soukromého rámového domu by izolační vrstva měla být vyrobena z materiálu o tloušťce nejméně 100 mm. Takže pro rámové stěny, trámové podlahy a izolované podkroví domu v Moskevské oblasti bude stačit 200 mm izolace pro střechu, 150 mm pro stěny a 200 mm pro podlahu.

Výpočet tloušťky tepelné izolace, dokonce i značně zjednodušený, vyžaduje čas i úsilí, ale existuje cesta ven a je to docela jednoduché. Na stránkách ruské divize ROCKWOOL můžete najít a volně stáhnout brožury s doporučeními k instalaci a také potřebné certifikáty pro produkty a systémy.

V podsekci „Knihovna videí“ a také na kanálu ROCKWOOL YouTube jsou zveřejněna výuková videa o úpravách. Na hlavní stránce webu je pohodlná kalkulačka, která umožňuje rychle a jednoduše vybrat tloušťku tepelné izolace na základě standardních výpočtů, vypočítat množství materiálu a vyhodnotit finanční úsporu při použití silnější vrstvy izolace.

Profesionální zateplení domů je dnes úkol, který zvládne každý. Společnost ROCKWOOL je vždy připravena pomoci vám najít potřebné informace a říci vám o vlastnostech instalace určitých konstrukcí. Zavedením odborných rad do praxe můžete profesionálně izolovat svůj domov, aby byl teplý, útulný a bezpečný na mnoho let.