Akú hrúbku tepelnej izolácie aplikovať?

Ako prvá Vám určite napadne odpoveď „čim hrubšie tým lepšie“. Ale pozor – hodnota mernej tepelnej straty nie je priamo úmerná hrúbke tepelnej izolácie a preto v každom prípade treba zvážiť ekonomickú efektívnosť hrúbky izolácie.

Otázku optimalizácie hrúbky použitia tepelnej izolácie sme konzultovali s odborníkmi z Ústavu Stavebníctva a Architektúry Slovenskej Akadémii Vied. Prinášame Vám zjednodušené vysvetlenie:

Nezatepľujeme kvôli dosiahnutiu určitej R – hodnoty, čiže určitému tepelnému odporu, ale zatepľujeme kvôli eliminácii tepelných strát.

Normou určený vzorec pre výpočet mernej tepelnej straty prechodom tepla je:

H_T = U_i · A_i = [W/m²·K] · [m²] = [W/K]

kde:
U_i – súčiniteľ prechodu tepla konštrukciou
A_i – plocha konštrukcie

Z toho vyplýva, že čim menšia hodnota U_i tým je menšia tepelná strata, a tiež čím je menšia obvodová plocha konštrukcie A_i, tým menšia je tepelná strata. Znížiť obvodovú plochu konštrukcie je možné buď použitím architektonického riešenia s minimálnym faktorom tvaru budovy (alebo zvýšením hrúbky nástreku PUR peny), ale tu musíme poznať závislosť U hodnoty od hrúbky nástreku. Keďže hodnota tepelného odporu R rastie priamoúmerne hrúbke nástreku, hodnota U klesá nepriamoúmerne hrúbke nástreku. Pre názorné vysvetlenie sme vytvorili jednoduchý graf, preukazujúci závislosť hodnôt U a R od hrúbky nástreku PUR izolácie.

Z uvedeného grafu je vidieť, že hodnota R rastie lineárne, hodnota U nelineárne. Každý centimeter hrúbky PUR izolácie pridáva rovnakých 0,5 bodov hodnoty R, ale v prípade U hodnoty každý ďalší centimeter izolácie vyvoláva jej menší pokles. Z tohto môžeme urobiť záver, že:

• Ekonomická efektívnosť zvýšenia hrúbky tepelnej izolácie po dosiahnutí normo-limitu prudko klesá.
• Ekonomická efektívnosť zateplenia klesá aj v prípade zateplenia obvodových plášťov s veľmi dobrou hodnotou tepelného odporu (napríklad zateplenie obvodových múrov z pórobetónových tvárnic je menej efektívne ako zateplenie múrov z plných tehál, alebo inak – na pórobetónové tvárnice treba aplikovať menšiu hrúbku izolácie ako na plné tehly alebo betón. Je to názorné vidieť na nasledujúcom grafe.

Na tomto grafe je názorne preukázané, ako klesá hodnota U s každým pribúdajúcim centimetrom PUR izolácie, pričom pri 20 cm sa krivky takmer pretínajú v jednom bode. Body, v ktorých sa U-krivky pretínajú s vodorovnou čiarou „Normalizovaná hodnota U“ ukazujú na potrebnú hrúbku PUR izolácie. Napríklad pri pórobetónových tvárniciach je to hrúbka cca 10 cm, pri škvarobetónových tvárniciach je to cca 15 cm, podobne aj pri plnej tehle.

Pri výpočtoch boli použité súčinitele tepelnej vodivosti pre PUR penu λ = 0,021 W/m·K, pre plnú tehlu λ = 0,7 W/m·K, pre škvarobetón λ = 0,6 W/m·K a pre pórobetón λ = 0,2 W/m·K.

Tento graf nie je použiteľný pre iné izolácie. Normalizované hodnoty tepelného odporu konštrukcií stanovuje legislatíva a EU STN platné od 1.1.2016

Keďže merná tepelná strata prechodom tepla je priamoúmerná súčiniteľu prechodu tepla konštrukciou U_i, vytvoríme graf preukazujúci Závislosť mernej tepelnej straty prechodom tepla H_T pri zateplení múrov z rôznych materiálov, ktoré sme predtým už použili v predchádzajúcom grafe. Aby sme priblížili náš príklad k realite, použili sme vo výpočtoch plochu 500 m², ktorá približne zodpovedá súhrnnej ploche obvodových stien rodinného domu s podlahovou plochou cca 100 m², čiže zateplíme obvodové steny PUR penou rodinného domu a uvidíme čo získame z tohto zateplenia.

Tento graf nám ukazuje pokles miernej potreby tepla s narastajúcou hrúbkou PUR izolácie. Ako vidíme, trend kriviek je podobný ako v predchádzajúcom grafe, čiže s narastajúcou hrúbkou PUR izolácie klesá mierna tepelná strata prechodom tepla.

Tento graf nám ukazuje potrebu tepla na krytie tepelných strát prechodom tepla Q_T v kWh na celú vykurovaciu sezónu ktorá sa určí podľa vzťahu:

Q_T = 82,1 · H_T

Aj na tomto grafe sú trendy kriviek podobné tým z predchádzajúcich grafov, t.j. nelineárne klesá s nárastom hrúbky PUR izolácie.

Tento graf názorne ukazuje, ako sa zmenia naše náklady na teplo v prípade zateplenia rôznych obvodových stien z rôznych materiálov. Stále ide o tie isté materiály a tú istú plochu (500 m²). Vo výpočtoch sme rátali s cenou plynu 0,0461 EUR za 1 kWh.

Tento výpočet nezohľadňuje účinnosť vykurovacieho systému, ani tepelné zisky ani tepelné straty vetraním alebo inými konštrukciami, okná, dvere, tepelné mosty a pod. Ide len o rozbor fragmentu konštrukcie pre preukázateľnosť efektívnosti zateplenia. Pri zateplení rozdiel v nákladoch na teplo vždy bude existovať, ale vidieť „naživo“ tento rozdiel je veľmi užitočná vec. Napríklad, máme rodinný dom z pórobetónových tvárnic s celkovou plochou nezateplených stien 500 m². Ročné náklady na teplo (vykurovanie) predstavujú čiastku 1300,- EUR ročne. Ak zateplíme tieto steny 3 mm PUR izoláciou klesne podiel nákladov na vykurovanie na cca 1000,- EUR ročne. Pri zateplení hrúbkou 90 mm na cca 690,- EUR ročne, pri 135 mm až na cca 380,- EUR ročne atď. Koľko naozaj ušetríte na nákladoch za vykurovanie resp. za chladenie v letných mesiacoch možno zistiť len pri komplexnom zateplení domu – základov, podláh, stien, stropov, krovu a strechy. Ďalej zohrajú úlohu aj kvalitnejšie okná a dvere, efektívny vykurovací systém, vetranie so spätným získavaním tepla (rekuperáciou). Zateplenie PUR penou je vysoko efektívne a veľmi rýchle riešenie.