Je nutné zateplovat sokl nepodsklepených budov?

MATERIÁLY A VÝROBKY PRO STAVBY

Je nutné zateplovat sokl nepodsklepených budov?

Firemní prezentace

Is it necessary to insulate socle in buildings with no basement? Pavel Heinrich, HELUZ cihlářský průmysl, Dolní Bukovsko Jedním velmi často diskutovaným konstrukčním detailem je při návrhu novostaveb detail soklu. Snad se již stalo zažitým pravidlem, že nezateplený sokl je synonymem pro vznik tepelného mostu, tzn. zvýšené riziko vzniku plísní ve vnitřním koutu mezi podlahou a stěnou. Pro dosažení nízké energetické náročnosti budovy se zároveň kvůli minimalizaci tepelných ztrát používá velká tloušťka izolace do podlahy, např. i 200 mm. Jak je to doopravdy? One of the most discussed structural details is a concept of socle. In principle, a non-insulated socle became a synonym for formation of a thermal gap, ie. high risk of mould creation in the inner corner between a floor level and a wall. Reaching the low energy consumption of building and equally for the reason of minimum thermal heating losses, a significantly thick floor insulation is being used, ie. 200 mm. What is a reality?

1 Úvod do problematiky

2 Rozpory

V praxi se často setkáváme s tím, že sokl je nutné u novostavby zateplit. To je někdy podpořeno i termovizním snímkováním, viz obr. 1 a 2. V místech soklu je na termovizním snímku vidět vyšší povrchová teplota, než je povrchová teplota zdiva. Toto zjištění se velmi jednoduše prezentuje, zejména laikům, jako tepelný most. Následně přichází odůvodnění, že sokl je třeba zateplit, aby se předešlo tepelným únikům a prochládání zdiva v interiéru (často se hrozí zvýšenou vlhkostí a plísněmi). Problém však není tak černobílý, jak se na první pohled může zdát. Zároveň musíme rozlišovat různé konstrukční a materiálové řešení stavby – určitě bude velký rozdíl mezi starou stavbou a novostavbou. V článku se budeme věnovat pouze okruhu nepodsklepených novostaveb.

Pokud se budeme dále zabývat termovizním snímkováním spodní části staveb, zjistíme, že nezateplený sokl „svítí“ na stavbě rodinného domu i na stavbě nevytápěného zahradního domu. Pokud provedeme výpočet rozložení teplot typickým detailem při ustáleném vedení tepla pro prokázání splnění požadavku na vnitřní povrchovou teplotu konstrukce, viz obr. 3 a 4, a opravdu podrobně zkoumáme teploty při vnějším povrchu konstrukce, můžeme si všimnout, že vnější povrchová teplota soklu má mírně vyšší teplotu než obvodové zdivo v případě nezatepleného soklu, v případě zatepleného soklu je povrchová teplota soklu a zdiva v podstatě stejná. Při zběžném pohledu na rozložení pole teplot v jednotlivých detailech rozdíly vidět nelze. Pokud toto převedeme do reality, nemůže-

Obr. 1 Termovizní snímek RD s nezatepleným soklem TEPELNÁ OCHRANA BUDOV 3/2014

TOB3 14.indd 37

Klíčová slova: zateplování budov ♦ termovizní snímkování ♦ tepelný most ♦ konstrukční řešení ♦ výpočtové modely Key words: thermal insulation of buildings ♦ thermal scanning ♦ thermal bridge ♦ structural design ♦ computational models

Obr. 2 Nevytápěný zahradní dům

37

10.07.14 16:03

MATERIÁLY A VÝROBKY PRO STAVBY

Obr. 3 a 4 Model průběhu teplot v oblasti soklu běžného detailu soklu bez zateplení a zateplením soklu. V hloubce 3 m použita okrajová podmínka – teplota 5 °C me s jistotou prohlásit, že by na termovizním snímku sokl „svítit“ tolik neměl (záleží také na nastavení termokamery nebo stupnice teplot a prezentování termosnímku).

3 Odůvodnění Na prvním místě lze konstatovat, že pokud provádíme hodnocení teplotního faktoru vnitřního koutu styku podlahy a obvodové stěny podle normového postupu, nelze průběhy teplot v místě základů a soklu považovat za průkazné. Výpočty se provádějí pro hodnocení a prokázání splnění požadavků na vnitřní povrchovou teplotu, nikoliv na průběh teplot v celém modelu detailu. Dále se hodnotí tepelná vazba, uváděná hodnotou lineárního tepelného činitele, která se poté zavádí do výpočtů energetické náročnosti budov. Jak si tedy můžeme zdůvodnit zvý-

šenou povrchovou teplotu nezatepleného soklu? Pro teoretické hodnocení musíme zvolit výpočty, které pracují s časově proměnnými okrajovými podmínkami. Pro hodnocení byly zvoleny 2 modely detailu soklu – nezateplený a zateplený od základové spáry až ke spodnímu líci obvodové stěny. Spodní líc stěny je 30 cm nad terénem, hloubka založení je 90 cm. 2D model má světlou délku podlahy 4,1 m, čemuž odpovídá i velikost bloku zeminy. Pro výpočet byly zvoleny přestupy tepla pro vnitřní konstrukce podle ČSN 73 05403:2005 [1], kde se uvažovalo s konstantní vnitřní teplotou 20 °C. Vnější teplota byla do výpočtu zaváděna s hodinovým krokem na základě referenčních dat pro lokalitu Českých Budějovic poskytnuté ČHMI. Přestup tepla na vnější straně konstrukcí, kde je neustálený tepelný tok, byl uvažován hodnotou 13,5 W/

Tab. 1 Skladba podlahy Materiál Betonová mazanina Izolant Beton Zemina

tl. [mm] 60 120 150

λ [W/(m·K)] 1,350 0,040 1,500 1,500

ρ [kg/m3] 2000 20 2200 1500

c [J/kg·K] 1000 1250 1000 2000

tl. [mm]

λ [W/(m·K)]

ρ [kg/m3]

c [J/kg·K]

500

0,080

650

1000

100

0,033

25

1450

Tab. 2 Skladba stěny Materiál Stěna (U = 0,16 W/(m2·K)) Izolant pro sokl

Tab. 3 Stanovení tepelného toku do konstrukce podlahy za období 15. 9. – 15. 4. Nezateplený sokl Energie tepelného toku prošlá do konstrukce podlahy Přepočet na 1 m2 Teoretické náklady na vytápění (zemní plyn 2 Kč/kWh) Teoretické náklady na vytápění na 100 m2 podlahy

38

TOB3 14.indd 38

Zateplený sokl

11,26 kWh

2,719 kWh

2,75 kWh/m2

0,663 kWh/m2

5,50 Kč/(m2·rok)

1,32 Kč/(m2·rok)

549 Kč/rok

132 Kč/rok

(m2·K) podle ČSN EN ISO 13792:2012 [2]. Ve výpočtech se uvažovalo s konstantními vlastnostmi materiálů, viz tab. 1 a tab. 2. Neuvažoval se vliv slunečního záření, spodní vody ani sněhové přikrývky. Bylo uvažováno s tepelným tokem do spodního líce bloku zeminy hodnotou 60 m·W/m2. Tato hodnota odpovídá průměrnému tepelnému toku zeminou směrem od zemského jádra k povrchu v ČR. Teplota na spodním líci bloku zeminy byla uvažována konstantní hodnotou 10 °C. Začátek výpočtu byl zvolen 1. květen. Celková doba výpočtu byla 2 roky, aby se teplotní poměry v bloku zeminy, která má velmi vysokou teplotní setrvačnost, ustálily. Z vypočtených dat se pro hodnocení průběhu teplot využívalo období druhého roku. Průběh teplotního pole v průběhu roku je vidět na obr. 5 až 12. Z nich je patrné, že teplotní pole pod budovou je v obou případech velmi podobné. Pokud se podíváme na výřez obr. 13 a 14, který je z 1. ledna, jsou patrné rozdíly v teplotním poli. U nezatepleného soklu dochází k prochládání konstrukce základů z vnější strany, oproti tomu u zatepleného soklu je vidět jasný vliv izolantu, který prochládání konstrukce brání. Vnitřní povrchová teplota je však v obou případech velmi podobná. Na grafu obr. 15 je vidět průběh tepelného toku z interiéru do konstrukce podlahy. Pokud budeme zjednodušeně posuzovat vliv na tepelnou ztrátu podlahou, stačí zintegrovat křivku za určité časové období, a vyčíslit množství energie prošlé z interiéru do konstrukce podlahy. Při uvažování otopného období 15. 9. – 15. 4. jsou hodnoty tepelného toku a zjednodušeně stanovené náklady na vytápění vyjádřené v tab. 3. Z výsledků vyplývá, že při zatepleném soklu je tepelný tok konstrukcí podlahy 3krát menší! Pokud však porovnáme finanční náklady na vytápění za 1 TEPELNÁ OCHRANA BUDOV 3/2014

10.07.14 16:03

MATERIÁLY A VÝROBKY PRO STAVBY Nezateplený sokl

Zateplený sokl

Obr. 5 Teplotní pole 1.1






Obr. 11 Teplotní pole 1.10 TEPELNÁ OCHRANA BUDOV 3/2014

TOB3 14.indd 39


otopnou sezónu, pak je rozdíl pouze 417 Kč/rok při uvažování vytápění zemním plynem. Tedy pokud uvážíme vícenáklady na pořízení izolantu na dům o obvodu 32 m a výšce izolantu 1 m a tloušťce 10 cm, to je tedy 3,2 m3 izolantu (cena XPS cca 3 500 Kč/m3), pak se náklady na pořízení polystyrenu při výpočtu prosté návratnosti zaplatí za 27 let! Na grafu obr. 16 je vidět průběh povrchové teploty ve vnitřním koutu detailu. U nezateplené varianty detailu jsou povrchové teploty nižší, než u varianty se zatepleným soklem. Nicméně při dané skladbě konstrukcí jsou v obou případech povrchové teploty vyšší než 17 °C, což je zcela postačující hodnota i pro nízkoenergetické domy. Odpověď na otázku, proč detail nezatepleného soklu na termovizních snímcích „svítí“, je vidět na obr. 17 a 18. Izolant na soklu se vyznačuje nízkou tepelnou vodivostí, nízkou objemovou hmotností a malou teplotní setrvačností, tedy změna povrchové teploty je rychlá. Oproti tomu u nezatepleného soklu je teplotní setrvačnost betonu mnohem větší, tudíž se teplota povrchu mění pomaleji. Rozdíl mezi povrchovou teplotou stěny a soklu je tedy u nezatepleného soklu vyšší. Při výpočtech je povrchová teplota výrazně závislá na součiniteli přestupu tepla na rozhraní konstrukce a vnějšího vzduchu. Může se tedy stát, že ve výpočtech může být povrchová teplota zatepleného soklu mírně vyšší než nezatepleného, avšak při porovnání rozdílu povrchové teploty soklu a přilehlého zdiva je vyšší rozdíl povrchových teplot mezi nezatepleným soklem a přilehlým zdivem. To je také důsledek toho, že teplotní pole je spojité a prochládání soklu ovlivňuje i přilehlé zdivo. Tento jev se projevuje i na termosnímcích.

4 Shrnutí U nepodsklepených budov je vliv zateplení soklu v detailech zřejmý – tepelný tok do konstrukce podlahy z interiéru je výrazně nižší než u nezatepleného soklu. V obou případech je však tepelný tok velmi nízký! To má velkou spojitost se zavedením reálných klimatických dat. V případě běžně používaných výpočtů metodikou ČSN EN ISO 13370:2009 [3], s využitím současně používaných klimatických dat (měsíční výpočet), může v tepelnětechnických výpočtech vést k velkým rozdílům velikos-

39

10.07.14 16:03

MATERIÁLY A VÝROBKY PRO STAVBY Nezateplený sokl


Zateplený sokl


Obr. 15 Tepelný tok z interiéru do konstrukce podlahy

Obr. 16 Průběh povrchové teploty v koutu místnosti

Obr. 17 Nezateplený sokl

40

TOB3 14.indd 40

Obr. 18 Zateplený sokl

ti tepelného toku podlahou. To může mít za následek zbytečné navyšování tloušťky izolantu v podlaze. V budoucích článcích bude provedeno porovnání jednotlivých metodik výpočtu a vliv klimatických dat. Povrchové teploty vnitřního koutu jsou dostatečně vysoké, nevzniká riziko spojené s nízkou povrchovou teplotou. Z ekonomického hlediska se zateplení soklu nemusí vůbec vyplatit (prostá návratnost investice do extrudovaného polystyrenu je více než 30 let). Další podstatnou věcí je skutečnost, že do podlahy nemá smysl používat masivní tloušťku zateplení, neboť tepelný tok do konstrukce podlahy je malý. Zvyšování tloušťky tepelného izolantu stavbu prodražuje nejen samotnou investicí do potřebného objemu izolantu, ale i vícenáklady na ostatní konstrukce, kdy je nutné splnit např. požadavek na světlou výšku místností. Musíme počítat s větším objemem zdicích prvků na obvodové i vnitřní zdivo, s tím spojené vícenáklady na zhotovení a přesun hmot a dále komplikace při realizaci, neboť se rozhodí skladebný výškový modul (obvykle 250 mm). Samotné správné technické provedení zatepleného soklu není jednoduché, a pokud se práce neprovedou správně, může mít toto konstrukční řešení výrazně kratší životnost, než je uvažovaná životnost stavby. Pozitivní přínos v případě zateplení soklu můžeme nalézt v použití výrazně menší tloušťky zateplení ve skladbě podlahy. Nemá smysl kombinovat zateplení soklu s velkou tloušťkou (> 140 mm EPS) izolantu ve skladbě podlahy i pro nízkoenergetické domy. Teoreticky můžeme zmenšit hloubku základů kvůli zmenšení zámrzné hloubky v oblasti základové spáry, a zajistit větší ochranu konstrukce základů před teplotním namáháním (možný vliv na statiku stavby). V případě nezatepleného soklu je provedení konstrukce jednoduché a trvanlivé, např. s využitím štípaného ztraceného bednění. Zároveň pokud se zdivo přesazuje přes sokl, únosnost v patě stěny klesá (nemusí však být problém). Další nezanedbatelnou vlastností je zajištění vzduchotěsnosti detailu, kdy je nutné zatřít stavebním lepidlem styčné spáry mezi přesazenými zdicími prvky. V případě, kdy se zdivo nepřesazuje, tento problém odpadá. TEPELNÁ OCHRANA BUDOV 3/2014

10.07.14 16:03

MATERIÁLY A VÝROBKY PRO STAVBY Tab. 3 Porovnání povrchových teplot Čas 1. ledna 00:00 5. ledna 12:00

Nezateplený sokl T zdivo [°C] T sokl [°C] 1,05 1,63 -3,33 -2,02

Zateplený sokl T zdivo [°C] T sokl [°C] 1,11 1,22 -2,16 -2,12

[6]

[7] U jednovrstvých zděných konstrukcí, které vyhovují doporučeným požadavkům na U podle ČSN 73 0540-2:2011 [4], je možné bez problémů provést detail soklu bez zateplení. U zděných konstrukcí se zdicími prvky s vysokou tepelnou vodivostí (beton, vápenopísek) je nutné samotné zdivo zateplit včetně soklu, aby nedošlo k prochládání konstrukce i na straně interiéru, neboť v místě soklu a první vrstvy zdicích prvků s vysokou tepelnou vodivostí může vzniknout tepelný most. Je zřejmé, že pro optimalizaci a typizaci konstrukčních návrhů detailů soklu v návaznosti na stanovení energetické náročnosti budov je potřeba provést více výpočtů se zavedením obvykle používaných vlastností konstrukčních materiálů, zemin a okrajových klimatických podmínek. Tento článek si kladl za cíl upozornit na problém šíření tepla v mís-

Pokračování ze str. 2 Polemika Víme, jak uspoříme náklady na provoz našich rodinných domů? • Miroslav Čermák, člen České rady pro šetrné budovy a sdružení Duoprojekt č. 2/2013, s. 36 Rok s novelou zákona o hospodaření energií. Zákon č. 406/2000 Sb., v aktuálním znění zákona č. 318/2012 Sb. • Miroslav Čermák, člen České rady pro šetrné budovy a sdružení Duoprojekt č. 6/2013, s. 33 Podpora a motivace Soutěže a ocenění č. 2/2013, s. 5, 48 Bude vaše město Evropským zeleným městem roku 2016? č. 4/2013, s. 26 Stavba roku 2013 – vyhlášení výsledků soutěže č. 5/2013, s. 26, 31, 55 Ministr životního prostředí Tomáš Jan Podivínský prosadil program Nová zelená úsporám č. 6/2013, s. 14 Společné memorandum Ministerstva životního prostředí a Ministerstva pro místní rozvoj č. 6/2013, s. 26 Pasivní domy Problematika založení současných dřevostaveb nad provětrávaným průlezným TEPELNÁ OCHRANA BUDOV 3/2014

TOB3 14.indd 41

tě detailu soklu, neboť současná praxe při navrhování a provádění detailu soklu vede často ke zbytečnému prodražování staveb a neefektivnímu využívání stavebních materiálů.

[8]

Literatura [1] ČSN 73 0540-3:2005 Tepelná ochrana budov – Část 3: Návrhové hodnoty veličin. [2] ČSN EN ISO 13792:2012 Tepelné chování budov – Výpočet vnitřních teplot v místnosti v letním období bez strojního chlazení – Zjednodušené metody. [3] ČSN EN ISO 13370:2009 Tepelné chování budov – Přenos tepla zeminou – Výpočtové metody. [4] ČSN 73 0540-2:2011 Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky. [5] ČSN EN ISO 10211:2009 Tepelné mosty ve stavebních konstrukcích

prostorem – „crawl space“ • Jiří Šála, ŠÁLA- MODI, Praha, Josef Smola, KADET, Praha č. 3/2013, s. 49 Zkušenosti s výstavbou a provozováním pasivní administrativní budovy OTAZNÍK (1. část) • Jan Neuwirt, INTOZA, Ostrava-Hulváky č. 4/2013, s. 31 Zkušenosti s výstavbou a provozováním pasivní administrativní budovy OTAZNÍK (2. část) • Jan Neuwirt, INTOZA, Ostrava-Hulváky č. 5/2013, s. 12 Architektura a úspory energie Nový projekt – hotelový komplex v oblasti Sung-ťiang v Číně č. 4/2013, s. 40 První pasivní administrativní budova v České republice • Radim Václavík, ATOS-6, Ostrava č. 6/2013, s. 47 Program Zelená úsporám Nová zelená úsporám 2013 • Karel Vaverka, KV projektstav, Třebíč č. 3/2013, s. 5 Nová zelená úsporám přichází se zpožděním • Jana Kubáňová, aliance Šance pro budovy č. 3/2013, s. 52 Program Nová zelená úsporám 2013 – smluvní vzory • Marie Báčová, odborná poradkyně předsedy ČKAIT č. 4/2013, s. 3

[9]

– Tepelné toky a povrchové teploty – Podrobné výpočty. ČSN EN ISO 13793:2001 Tepelné chování budov – Tepelnětechnický návrh základů pro zabránění pohybům způsobených mrazem. PETRÁŠ D. a kol.: Nízkoteplotní vytápění a obnovitelné zdroje energie, JAGA Group, Bratislava, 2008. MYSLIL V., KUKAL Z., PAŠMOURNÝ K., FRYDRYCH V.: Geotermální energie z hlubin Země – současné možnosti využití, PLANETA – odborný časopis pro životní prostředí, 15, 2007, č. 4, Ministerstvo životního prostředí. LEHNERT M.: Režim teploty půdy v městské a příměstské krajině (Olomouc a okolí), diplomová práce, Univerzita Palackého v Olomouci, Olomouc, 2012.

Poznámka redakce: Závažné závěry o ekonomické nevýhodnosti zateplení vnější stěny v oblasti soklu a pod terénem platí pro uvedené konstrukční a materiálové řešení, a především pro mimořádně teplé zimní období podle grafu na obr. 15. Bude zajímavé sledovat výsledky pro normový teplotní rok.

Program Nová zelená úsporám 2013 v praxi • Jakub Hrbek, Státní fond životního prostředí ČR č. 6/2013, s. 24 Vzdělávání – konference – recenze Konference Dřevostavby v praxi 6 • Ivana Duchoňová, Saint-Gobain Construction products CZ, divize Rigips č. 1/2013, s. 11 Mezinárodní seminář Dřevostavby 2013 ve Volyni č. 2/2013, s. 30 17. medzinárodná konferencia Tepelná ochrana budov • Zuzana Sternová, Technický a skúšobný ústav stavebný, Bratislava č. 3/2013, s. 2, 4 Konference Projektování na nové energetické standardy č. 3/2013, s. 24 Konference Sanace a rekonstrukce staveb 2013 č. 3/2013, s. 43 Světová konference a výstava o izolacích – GIC 2013 • František Vörös, konzultant Sdružení EPS ČR č. 5/2013, s. 40 Mezinárodní konference Window & Facade v Rosenheimu č. 6/2013, s. 31 Konference Smart Cities č. 6/2013, s. 36 Co nabídne lednový veletrh Střechy Praha 2014? č. 6/2013, s. 40 Dokončení na str. 56

41

10.07.14 16:03

Je nutné zateplovat sokl nepodsklepených budov?

Recommend Documents