Súčiniteľ prestupu tepla a zatepľovací systém ISOTEX

V predošlom článku sme si ukázali, ako vypočítať súčiniteľ prestupu tepla U a tepelný odpor R stavebnej konštrukcie. Dnes na túto tému nadviažem a uvediem príklad z praxe – aplikujeme si výpočet súčiniteľa prestupu tepla na rodinný dom postavený z pálenej tehly, ktorý bude zateplený zatepľovacím systémom ISOTEX. Uvediem aj príklad toho istého tehlového domu, ktorý bude mať vonkajšie steny ošetrené termokeramickým náterom ClimateCoating ThermoProtect.

Čo je súčiniteľ prestupu tepla „U“?

Súčiniteľ prestupu tepla nám určuje celkovú výmenu tepla medzi priestormi oddelenými od seba určitou stavebnou konštrukciou. Čím je hodnota menšia, tým lepšie sú tepelnoizolačné vlastnosti konštrukcie. Označuje sa veľkým písmenom “U” a jednotku má watt na meter štvorcový krát kelvin [W/m²K].

Jeho výpočet sa potom vykoná z celkového tepelného odporu a vyzerá nasledovne:

U = 1 / (R_i + R + R_e)

Kde:

• R_i – odpor pri prestupe tepla na vnútornej strane
• R_e – odpor pri prestupe tepla na vonkajšej strane
• R – tepelný odpor konštrukcie

Súčiniteľ prestupu tepla je vlastne prevrátená hodnota hodnoty tepelného odporu „R“ konštrukcie pri prechode tepla. Udáva, aké množstvo tepla sa stráca cez 1 m² plochy stavebnej konštrukcie pri jednotkovom rozdiele teplôt okolitých prostredí, tzn. medzi vonkajším a vnútorným prostredím.

Vzájomný vzťah súčiniteľa prechodu tepla U a tepelného odporu R:

U = 1 / (R_i + R + R_e)

R = 1 / U – (R_i + R_e)

Podľa štátnej normy STN 73 0540-2: 2012 (Tepelná ochrana) by mala byť hodnota súčiniteľa prestupu tepla „U“ vonkajšej obvodovej steny:

• U_n = 0.32 – normalizovaná hodnota platná do roku 2015
  
• U_r1 = 0.22 – požadovaná hodnota pre nové a rekonštruované objekty platná po roku 2015
• U_r2 = 0.15 – požadovaná hodnota pre nové a rekonštruované objekty platná po roku 2020

V dnešnom článku si ukážeme, že bývať bez plesní a alergií v energeticky úspornom dome môžeme aj bez polystyrénu – dom ale zateplíme omietkovým zatepľovacím systémom ISOTEX. Ako príklad pre výpočet súčiniteľa prestupu tepla som vybral štandardnú tehlu Heluz Family 30 pre obvodové múry s hrúbkou 30 cm, namiesto klasickej fasádnej omietky som použil tepelnoizolačnú omietku ISOTEX s hrúbkou 3,5 cm, na ktorú sa aplikoval termokeramický náter ClimateCoating.

Tip na článok: Omietkový zatepľovací systém ClimateCoating ISOTEX

Vplyv vlhkosti stavebnín na tepelnú vodivosť a znížená schopnosť izolačných vlastností

Je známe, že s vyššími hodnotami vlhkosti sa v stavebnej fyzike používaná hodnota tepelnej vodivosti podstatne zvyšuje, pričom môžu medzi jednotlivými druhmi stavebnín existovať veľké rozdiely.

Viď obr.: Vplyv vlhkosti na merané hodnoty tepelnej vodivosti stavebnín

Príklady pre zvýšenie tepelnej vodivosti stavebnín v dôsledku zvýšenia obsahu vlhkosti o 1% sú obsiahnuté v nasledujúcej tabuľke:

Tab. 1 Vplyv vlhkosti na hodnotu tepelnej vodivosti

Vplyv obsahu vlhkosti stavebnín na tepelnú vodivosť možno vyjadriť nasledovne:

λ(w) = λ₀ (1 + b w/ρ_s)

kde:

• λ(w) – tepelná vodivosť vlhkej stavebniny v W/m.K
• λ₀ – tepelná vodivosť suchej stavebniny v W/m.K
• ρ_s – hrubá hustota suchej stavebniny v kg/m³
• b – prídavok tepelnej vodivosti v %/M.-%

Ak nahradíme  pre zjednodušenie člen (b w/ρ_s) faktorom F_TS, môže byť pre každý druh stavebnín určený faktor na zahrnutie náteru ClimateCoating do výpočtu hodnoty U prostredníctvom vyšetrenia ekvivalentné hodnoty tepelnej vodivosti.

Znížením vlhkosti muriva o 1% môžeme dosiahnuť úsporu na vykurovaní až 10%!

Náterový faktor predstavuje týmto prepočítavací faktor pre tepelnú vodivosť stavebniny na stav s menším obsahom vlhkosti, čím sa zlepšuje izolačné pôsobenie aj pri vyšších stupňoch difúzie vodnej pary.

Z vyšetrovania o vplyve vlhkosti na tepelnú vodivosť stavebnín boli zistené prvé náterové faktory F_TS. Pritom sa vychádzalo zo zásady, že tieto faktory môžu byť zahrnuté priamo do výpočtu súčiniteľa prestupu tepla „U“ stavebných dielov bez toho, aby sa tým musela zásadne zmeniť výpočtová metodika a aby tento druh výpočtu bol pre projektujúceho inžiniera nekomplikovane ovládateľný.

Príklad výpočtu

Výpočet súčiniteľa prestupu tepla U (koeficientu tepelnej priepustnosti) sa vykonáva pomocou vzťahu:

alebo tiež:

U = 1 / ( R_si + ∑ [ d / ( λ_R ( 1 – f_TS ) ) ] + R_se )

kde

• λ_R – výpočtová hodnota tepelnej vodivosti podľa DIN 4108 v W/m.K
• R_si – koeficient (odpor) pri prestupe tepla vnútri v m².K/W (R_si = 0.13 ; θ_ai = 20°C )
• R_se – koeficient (odpor) pri prestupu tepla zvonka v m².K/W (R_se = 0.04 ; θ_ae = -13°C )
• d – hrúbka vrstvy stavebniny v metroch (m)
• f_TS – náterový faktor ClimateCoating (TS) pre tepelnú vodivosť
• θ_ai – výpočtová teplota vnútorného vzduchu (théta)
• θ_ae – výpočtová teplota vonkajšieho vzduchu (théta)

Hodnoty náterového faktoru f_TS vzhľadom na vlhkosť materiálu prepočítal Prof. Dr. Manfred Sohn (Berlín) pre ten istý produkt = ThermoShield (od roku 2021 sa produkt premenoval na ClimateCoating) a sú uvedené v tabuľke. Prof. Dr. Manfred Sohn sa venoval preskúšaniu kombinovaného pôsobenia tepelnoizolačnej omietky a náteru ClimateCoating a na základe meraní a výpočtov vypracoval správu o výsledkoch určenia prepočítavacích faktorov pri zadávaní koeficietov tepelnej priepustnosti stavebných častí natretých náterom ClimateCoating.

Výpočet štandard – len tehla Heluz Family 30

R = d / λ            [ λ = d / R ]

U = 1 / ( R_si + ( ∑ R ) + R_se )

U = 1 / ( 0.130 + ( 0.017 + 3.22 + 0.034 ) + 0.040 )

U = 1 / 3,441

Súčiniteľ prestupu tepla U v W/m².K                U = 0,29 W/m².K

V prvom príklade výpočtu súčiniteľa prestupu tepla sme počítali s obvodovou stenou, ktorá bola postavená z pálenej tehly s hrúbkou 30 cm (Heluz Family 30 brúsená), na vnútornej a vonkajšej strane bola omietnutá vápeno-cementovou omietkou s hrúbkou 1.5 cm (na vnútornej strane) a 3 cm (na vonkajšej strane). To všetko pri vnútornej teplote 20°C a vonkajšej -13°C. Súčiniteľ prestupu tepla U dosiahol hodnotu 0.29 W/m².K , čo je hodnota, ktorá nespĺňa požiadavky štátnej normy (požadovaná hodnota pre nové a rekonštruované objekty platná po roku 2015: U_r1 = 0.22 ; požadovaná hodnota pre nové a rekonštruované objekty platná po roku 2020: U_r2 = 0.15).

Tip na článok: Omietkový zatepľovací systém ClimateCoating ISOTEX

Výpočet: tehla Heluz Family 30 brúsená + zatepľovací systém ISOTEX (tepelnoizolačná omietka ISOTEX /4cm/ + ClimateCoating)

R_TS = d / ( λ ( 1 – f_TS ) )

U = 1 / ( R_si + ∑ ( R_TS ) + R_se )

U = 1 / ( R_si + ∑ [ d / ( λ_R ( 1 – f_TS ) ) ] + R_se )

U = 1 / ( 0.130 + [ ( 0.015 / ( 0.87 (1 – 0.6) ) ) + ( 0.30 / ( 0.093 (1 – 0.35) ) ) + ( 0.040 / ( 0.08 (1 – 0.65) ) ) ] + 0.040 )

U = 1 / ( 0.130 + [ 0.043 + 4.962 + 1.428  ] + 0.040 )

U = 1 / 6,603

Súčiniteľ prestupu tepla U v W/m².K                    U = 0,15 W/m².K

Druhý príklad

V druhom príklade výpočtu sme počítali s obvodovou stenou, ktorá bola postavená z pálenej tehly s hrúbkou 30 cm (Heluz Family 30 brúsená), na vnútornej strane bola omietnutá vápeno-cementovou omietkou s hrúbkou 1.5 cm a na vonkajšej strane bola zateplená zatepľovacím systémom ISOTEX, t.j. bola omietnutá tepelnoizolačnou omietkou ISOTEX s hrúbkou 4 cm, na ktorej bol aplikovaný ochranný fasádny termokeramický náter ClimateCoating . To všetko pri vnútornej teplote 20°C a vonkajšej -13°C. Súčiniteľ prestupu tepla U dosiahol hodnotu 0.15 W/m².K , čo je hodnota, ktorá spĺňa požiadavky štátnej normy (požadovaná hodnota U_r1 = 0.22 , U_r2 = 0.15) o tepelnej ochrane stavebných konštrukcií.

Výpočet: tehla Heluz Family 30 + ClimateCoating

R_TS = d / ( λ ( 1 – f_TS ) )

U = 1 / ( R_si + ∑ ( R_TS ) + R_se )

U = 1 / ( R_si + ∑ [ d / ( λ_R ( 1 – f_TS ) ) ] + R_se )

U = 1 / ( 0.130 + [ ( 0.015 / ( 0.87 (1 – 0.6) ) ) + ( 0.30 / ( 0.093 (1 – 0.35) ) ) + ( 0.03 / ( 0.87 (1 – 0.6) ) ) ] + 0.040 )

U = 1 / ( 0.130 + [ 0.043 + 4.962 + 0,086 ] + 0.040 )

U = 1 / 5,261

Súčiniteľ prestupu tepla U v W/m².K                    U = 0,19 W/m².K

Tretí príklad

V treťom príklade výpočtu sme počítali s tou istou obvodovou stenou z pálenej tehly s hrúbkou 30 cm (Heluz Family 30 brúsená), na vnútornej a vonkajšej strane bola omietnutá vápeno-cementovou omietkou s hrúbkou 1.5 cm (na vnútornej strane) a 3 cm (na vonkajšej strane). Z exteriéru bol aplikovaný termokeramický náter ClimateCoating. To všetko pri vnútornej teplote 20°C a vonkajšej -13°C. Súčiniteľ prestupu tepla U dosiahol hodnotu 0.19 W/m².K , čo je hodnota, ktorá čiastočne spĺňa požiadavky štátnej normy (požadovaná hodnota pre nové a rekonštruované objekty platná po roku 2015: U_r1 = 0.22) o tepelnej ochrane stavebných konštrukcií.

V každom prípade – stavba ošetrená náterom ClimateCoating bude mať svoje nesporné výhody vyplývajúce z vlastností termokeramického náteru. ClimateCoating ThermoProtect tvorí ochranný štít, ktorý vďaka unikátnemu zloženiu odvedie vlhkosť, avšak zabraňuje spätnému prechodu vlhkosti z vonkajšieho prostredia do materiálu stavebnej konštrukcie = udržuje murivo suché. ClimateCoating zabezpečuje teplotnú stálosť a teda nedochádza k degradácii (k prasklinám) muriva resp. stien vplyvom vysokého rozdielu teplôt. Je paropriepustný – čím sa výraznou mierou podieľa na tom, aby obvodové múry boli suché a neposkytovali tak živnú pôdu (vlhkosť) pre tvorbu plesní a rias.

Výsledok

K tomu, aby váš dom spĺňal požiadavky štátnej normy STN 73 0540-2: 2012 o tepelnej ochrane stavebných konštrukcií a aby táto konštrukcia mala požadované hodnoty súčiniteľa prestupu tepla „U“ – nie je potrebné obložiť ho polystyrénom a časom riešiť vlhkosť v dome a tvorbu plesní. V dnešnej dobe moderných stavebných materiálov môžeme zatepliť dom s použitím omietkových zatepľovacích systémov (napr: ISOTEX), pri ktorých škodlivý polystyrén nahradí tepelnoizolačná omietka ISOTEX.

V prípade výstavby nového rodinného domu je najlepšie použiť hrúbku obvodovej steny cca 44 cm + zatepľovací systém ISOTEX. V našom výpočte sme si ukázali, že pri hrúbke obvodovej steny 30 cm si vystačíme s 3.5 cm vrstvou zatepľovacej omietky, aby sme spĺňali normu požadovanú od roku 2020 (U = 0.15). Pokiaľ by sme mali obvodové múry hrubé 44 cm – stačilo by použiť tenšiu vrstvu tepelnoizolačnej omietky (cca 2.5 cm). Naopak – v prípade potreby je možné tepelnoizolačnú omietku ISOTEX aplikovať aj z vnútornej strany stavebného objektu = je vhodná aj do interiéru.

A čo cena zatepľovacieho systému ISOTEX?

Cena zateplenia domu systémom ISOTEX je približne rovnaká, ako cena zateplenia polystyrénom s hrúbkou 10 cm (podľa podkladu a spotreby omietky môže byť cena aj nižšia). Získame však zateplenie s neporovnateľne lepšími vlastnosťami, dlhou funkčnou životnosťou a hlavne: zdravé bývanie bez plesní a alergií s nie malými úsporami na vykurovaní.

Zatepľovacia omietka ISOTEX a energeticky úsporný termokeramický náter ClimateCoating tvoria ako celok výborný zatepľovací systém 21. storočia v oblasti tepelnej ochrany nových i obnovovaných budov.

Ak sa chcete o zatepľovacom systéme ISOTEX dozvedieť viac, tu sú linky na ďalšie články:

• Omietkový zatepľovací systém ClimateCoating ISOTEX
• Výhody zatepľovacieho systému ISOTEX
• Zatepľovací systém ISOTEX: revolučná technológia v zateplení
• Zateplenie domu systémom ISOTEX
• Ako zatepliť dom zatepľovacím systémom ISOTEX
• Zatepľovací a odvlhčovací omietkový systém ISOTEX
• Súčiniteľ prestupu tepla a zatepľovací systém ISOTEX

Peter Hofer

See author's posts