Domácnost

Jak na výpočet součinitele prostupu tepla?

Pokud stavíte dům nebo alespoň řešíte jeho zateplení, pak jste se určitě setkali s termínem součinitel prostupu tepla. V tomto článku se zaměříme právě na tuto důležitou veličinu. Co je to součinitel prostupu tepla a jak na jeho výpočet?

Jak na výpočet součinitele prostupu tepla?

Hodnota součinitele prostupu tepla je daná vyhláškou

Součinitel prostupu tepla je hodnota, jež vyjadřuje celkovou výměnu tepla mezi prostory, které jsou od sebe oddělené určitou stavební konstrukcí. Mimo jiné nám tedy dává informaci, do jaké míry je stavební materiál nebo celá skladba konstrukce schopná tepelně izolovat a k jakým tepelným ztrátám skrze konkrétní konstrukci dochází. Na základě známých vlastností jednotlivých materiálů je tak možné odhadnout například spotřebu tepla k vytápění.

Součinitel prostupu tepla je nutné znát zejména u staveb, kde dochází k rekonstrukci či zateplení obálky budovy. Stavební inženýři a architekti se bez této hodnoty neobejdou ani u novostaveb. Tato veličina totiž musí dosahovat stanovených hodnot, které jsou uvedeny v normě ČSN 73 0540-2. Požadované hodnoty součinitele prostupu tepla vychází z vyhlášky o energetické náročnosti budov (č. 78/2013 Sb.).

Teď přijde trocha fyziky

Součinitel prostupu tepla se označuje velkým písmenem U. Základní jednotkou je W/m²K (Watt na metr čtvereční krát Kelvin). Hodnotu součinitele prostupu tepla vypočítáme na základě vzorečku: 

U = 1/R_T. 

R_T je označení pro odpor při prostupu tepla uváděný v jednotce (m²K)/W – metr čtvereční krát Kelvin na Watt. Vypočteme jej na základě vzorce: 

R_T = R_si + R + R_se

R_si označuje odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce, R tepelný odpor konstrukce a R_se odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce. Tepelný odpor konstrukce R získáme na základě vzorce:

R = d/λ

d značí tloušťku vrstvy materiálu uvedenou v metrech a λ je součinitel tepelné vodivosti materiálu. Pro lepší přehlednost jsme zmiňované veličiny uvedli ještě jednou do tabulky spolu se základními jednotkami.

Veličina	Označení	Základní jednotka
Součinitel prostupu tepla	U	W/m2K
Odpor při prostupu tepla	RT	(m2K)/W
Odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce	Rsi	(m2K)/W
Odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce	Rse	(m2K)/W
Tepelný odpor konstrukce	R	(m2K)/W
Tloušťka vrstvy materiálu	d	metr
Součinitel tepelné vodivosti materiálu	λ	W/(mK)

Pokud se vám z takového množství fyziky ještě nezamotala hlava, tak se podívejte na druhý zjednodušený vzorec, který se používá pro výpočet součinitele prostupu tepla:

U = 1/(ΣR + 0,168)

ΣR je součet tepelných odporů jednotlivých vrstev posuzované konstrukce nebo jejích dílčích prvků a 0,168 je přičítáno jako tepelný odpor mezi ovzduším a pevnou domovní obálkou.

Bez ohledu na použitý vzorec platí, že čím nižší je hodnota U, tím lepší jsou tepelně izolační vlastnosti konstrukce.

Normy musí splňovat každý konstrukční prvek

Jak již bylo řečeno, pro součinitel prostupu tepla jsou stanovené normy. Ty jsou předepsané pro každý konstrukční prvek. Neznamená to ale, že všechny součásti konstrukce mohou být na maximálních předepsaných hodnotách. V rámci celého domu se ještě počítá průměrný součinitel prostupu tepla, který nesmí překročit stanovenou hodnotu po vynásobení číslem 0,7.

V rámci domu tak musíte mít některé konstrukční prvky silnější či bytelnější, než by byly ty, jež zcela korespondují s předepsanými normami. Čistě matematicky vzato dodržíte průměrný součinitel prostupu tepla ve chvíli, kdy bude součinitel prostupu tepla každé konstrukční části o 30 % nižší, než je stanovená maximální hodnota. Na příklady některých maximálních hodnot U se podívejte v následující tabulce.

Konstrukční prvek	Maximální hodnota U ve W/m2K
Stěna mezi sousedními budovami	1,05
Podlaha a stěna temperovaného prostoru přilehlá k zemině	0,85
Podlaha a stěna vytápěného prostoru přilehlá k zemině	0,45
Strop s podlahou nad venkovním prostorem	0,24
Střecha plochá a šikmá se sklonem do 45°	0,24
Stěna vnější	0,30

Zdroj: ČSN 73 0540-2

Pomohou odborníci nebo speciální programy

I pokud jste byli ve škole do fyziky zapálení, tak je vám asi jasné, že spočítat si součinitel prostupu tepla není nic jednoduchého. Pokud manuální výpočet vzdáváte, ale chcete tuto hodnotu znát, tak máte v podstatě dvě možnosti. Buď můžete přenechat tento výpočet odborníkům, nebo zkusit některý z programů, který součinitel prostupu tepla spočítá. Takové programy vás navedou a vypočítají řadu věcí za vás. Zmínit lze například program Tepelná technika 1D, ale na internetu naleznete více možností.