Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2
Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.23
Zateplování budov pěnovým polystyrenem Kapitola 3 Přínosy zateplení Bc. Leoš Pater
30. 10. 2013 1
Obsah ÚVOD – ANOTACE ............................................................................................................................................ 1 1
PŘÍNOSY ZATEPLENÍ ................................................................................................................................ 2
2
DOPORUČENÁ LITERATURA .................................................................................................................... 7
3
POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE ............................................................................................................. 8
4
SEZNAM OBRÁZKŮ.................................................................................................................................. 9
2
Úvod – anotace Výukový materiál vysvětluje výhody zateplování stavebních objektů, seznamuje s vnějším zateplovacím systémem (VZS) a jeho pozitivních ekonomických dopadech a jeho technických přínosů na funkci, provoz a životnost budovy. Dále seznamuje s různými používanými fyzikálními veličinami a praktickou ukázkou spotřebované energie při objektu nezatepleném a zatepleném. Výklad je doplněn kontrolními otázkami. Výukový materiál je určen žákům 3. ročníku vzdělávacího oboru 33-67-H/01 „Zedník“ a zájemcům o získání profesní kvalifikaci „Zhotovitel zateplovacích systémů“ 36-022-H. Výukový materiál pokrývá nejdůležitější obsahovou část odborných předmětů „Technologie“ a „Odborný výcvik“.
1
1
Přínosy zateplení
Vnější zateplovací systémy (VZS) jsou v podstatě izolačním obalem budovy, který výrazně omezuje únik tepla z budovy. I když úvahy o zateplení budovy většinou vznikají s myšlenkou na úsporu energie na vytápění, má použití VZS ve svém důsledku řadu dalších pozitivních ekonomických dopadů a technických přínosů na funkci, provoz a životnost budovy. Důvody pro zateplení jsou tedy ekonomické, ekologické a technické.
1.1 Ekonomické důvody zateplování Peníze, které vložíme do zateplení, jsou návratnou investicí (sice obvykle návratnou za dobu delší než 10 let, ale podmiňující větší rozsah a dopad využití dalších úsporných opatření a obnovitelných zdrojů energie); s narůstajícími cenami energie je návratnost investice kratší. Snížíme provozní náklady (viz tabulka rozložení tepelných ztrát), čímž se sníží každoroční výdaje na vytápění v zimním období. Snížením spotřeby energie na vytápění můžeme instalovat menší a tudíž finančně výhodnější zdroj tepla (kotel, zásobník paliva, výměník) a také docílíme jeho hospodárnější provoz. Po zateplení můžeme topnou sezónu zahájit později a ukončit dříve. Ekonomicky výhodné je provést zateplení v okamžiku kdy jsou zapotřebí opravy či údržba konstrukcí (cena izolačního účinku pak odpovídá rozdílů uvažované povrchové úpravy a zateplení).
1.2 Rozložení tepelných ztrát Izolované
Dvojdům
Řadové
Konstrukce budovy
Bytová vícepodlažní
Vnější(obvodové) stěny
15-30%
15-25%
12-20%
30-40%
Vnitřní stěny
5-15%
10-20%
5-10%
5-10%
Střecha nebo strop pod půdou
5-15%
8-15%
10-15%
5-8%
Strop nad sklepem nebo podlaha na terénu
5-8%
7-10%
10-12%
4-6%
48-55%
40-55%
40-50%
40-50%
Okna a vstupní dveře U novostaveb
Při snížení energetické náročnosti budovy je možné instalovat zdroj tepla a topnou soustavu s menším výkonem a za nižších pořizovacích nákladů.
2
Použitím zateplení je možné zmenšit tloušťku konstrukce a tím ušetřit na ostatních materiálech a při zachování vnějších rozměrů získat vnitřní prostor navíc. Prostředky vložené do zateplení budovy při její výstavbě jsou velmi rychle návratnou investicí - výrazně rychlejší, než následné dodatečné zateplení. Se vzrůstající cenou energie se zkracuje návratnost vložené investice. Úspory při vytápění rodinného domu s užitnou plochou 120 m² Použití tepelné izolace tloušťky 5 cm
Nezatepleno
Spotřeba plynu - 3 530 m³/rok
Spotřeba plynu – 6 500 m³/rok
Ušetřeno: 2 970 m³/rok
Spotřeba uhlí – 8 600 kg/rok
Spotřeba uhlí – 4 680 kg/rok
Spotřeba oleje – 6 000 kg/rok
Ušetřeno: 3 920 kg/rok Spotřeba oleje – 3 280 kg/rok Ušetřeno: 2 720 kg/rok Použití tepelné izolace tloušťky 10 cm
Použití tepelné izolace tloušťky 20 cm
Spotřeba plynu - 2 530 m³/rok
Spotřeba plynu – 1 850 m³/rok
Ušetřeno: 3 970 m³/rok
Ušetřeno: 4 650 m³/rok
Spotřeba uhlí – 3 360 kg/rok
Spotřeba uhlí – 2 540 kg/rok
Ušetřeno: 5 240 kg/rok
Ušetřeno: 6 150 kg/rok
Spotřeba oleje – 3 360 kg/rok
Spotřeba oleje – 1 720 kg/rok
Ušetřeno: 3 640 kg/rok
Ušetřeno: 4 280 kg/rok
1.3 Tepelné mosty ve zdivu
Obrázek 1. Tepelné mosty ve zdivu nezatepleném, zatepleném zevnitř, zatepleném zvenčí.
3
Obrázek 2. Ztráty tepla-šipky znázorňuji zvýšené ztráty tepla tepelnými mosty ve zdivu nezatepleném.
1.4 Základní veličiny a požadavky Součinitel prostupu tepla konstrukce U (W/(m²·K) Vyjadřuje celkovou výměnu (prostup) tepla mezi prostory oddělenými konstrukcí, která má tepelný odpor R. Součinitel prostupu tepla U (dříve k) je vlastností konstrukce a přilehlých vrstev vzduchu. Stejná konstrukce nabývá jiných hodnot U v odlišných podmínkách. Vztah mezi tepelným odporem a součinitelem prostupu tepla. U = 1/RT = 1/(R + R, +Re) RT je odpor při prostupu tepla (R1 + Re) jsou odpory při přestupu tepla na vnitřní a vnější straně konstrukce Součinitel prostupu tepla U se zjišťuje nejjednodušeji z ideálního tepelného odporu Rid, zjištěného součtem tepelných odporů jednotlivých vrstev (vyjadřuje tepelný odpor v ideálním výseku bez vlivu tepelných mostů) a přičtením navýšení součinitele prostupu tepla vlivem tepelných mostů ∆Utbk (pro určité typy konstrukcí se příliš nemění). U = 1/( Rid + Ri +Re) + ∆Utbk Přibližně se součinitel prostupu tepla U také stanovuje z jednotlivých výseků o shodné skladbě, přesněji pak řešením teplotních polí. Tímto způsobem se také určí ∆Utbk Tepelný odpor konstrukce R (m²·KIW) Je ukazatelem tepelně izolačních schopností stavebních konstrukcí. Vyjadřuje tepelně izolační působení materiálů při jejich uspořádání v konstrukci. R = 1/U - 1/(Ri +Re) Teplota rosného bodu θw Teplota, při níž dochází ke kondenzaci vodních par a vlhnutí vnitřního povrchu stavební konstrukce. 4
Nejnižší povrchová teplota konstrukce θsi Stěny, stropy, podlahy musí vykazovat v každém místě konstrukce vnitřní povrchovou teplotu bezpečně vyšší než je kritická teplota θsi, která odpovídá 80 % vlhkosti vzduchu u vnitřního povrchu (začínají růst plísně). Tato teplota je vyšší než teplota rosného bodu θsi Výplně otvorů se nesmí za normových podmínek orosovat - jejich povrchová teplota musí být nad teplotou rosného bodu θsi
1.5 Ekonomické hodnocení Orientační propočet ekonomické efektivnosti zateplení. Orientační roční úspora tepla na 1 m² plochy obvodové konstrukce. ∆E1 = ( U1 – U2 ) / 3,25 U1 je součinitel prostupu tepla původní konstrukce, ve W/(m².K). U2 je součinitel prostupu tepla zateplené konstrukce, ve W/(m².K). Výsledná úspora je v GJ/rok, pro přepočty přitom platí: 1 MWh = 1 000 kWh = 3,6 GJ Známe-li cenu 1 GJ, pak vynásobením této ceny a vyčíslené roční úspory energie můžeme zjistit finanční hodnotu roční úspory energie na vytápění zateplením 1 m² obvodové konstrukce. Při potřebě nové vnější povrchové úpravy konstrukce se tento investiční náklad sníží o cenu uvažované vnější povrchové úpravy. Vydělíme-li tento investiční náklad cenou dosažené roční úspory energie, získáme orientační údaj o počtu let, během kterých se nám vynaložená investice do zateplení vrátí. Jedná se o výpočet prosté návratnosti bez časového vlivu financování. Čtyřpodlažní dům s jedním vchodem a 16-ti bytovými jednotkami Odhad tepelně rekonstrukčních nákladů na: Celkem:
Na jeden byt:
Sedlová střecha s nízkým sklonem:
417 200,-
26 100,-
Zateplení štítových stěn:
339 900,-
21 300,-
Zateplení čelních stěn domu:
4 22 500,-
26 500,-
Výměna okenních výplní:
537 300,-
33 600,-
Celkové náklady:
1.716 900,-
107400,-
5
Kontrolní otázky: 1. Vyjmenuj přínosy zateplování objektů. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. 2. Co je rosný bod? ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………
6
2
Doporučená literatura 1. Mgr. Radan, Nachmilner, Ing. Vladimíra Pavlicová. ZHOTOVITEL ZATEPLOVACÍCH SYSTÉMŮ, Praha: CZB, 2006. 2. Jiří Šála, Milan Machatka. ZATEPLOVÁNÍ V PRAXI, Grada Publishing a.s, Praha: 2002. ISBN 80-247-0224-X. 3. Doc. Ing. Milan Vlček, CSc., Ing. Petr Beneš, CSc. ZATEPLOVÁNÍ STAVEB, CERM Brno: 2000. ISBN 80-7204-164-9. 4. Jiří Šála. ZATEPLOVÁNÍ BUDOV, Grada Publishing, spol. s. r. o., Praha: 2000. ISBN 80-7169-833-4. 5. Doc. Ing. Milan Vlček, CSc., Ing. Petr Beneš, CSc. PORUCHY A REKONSTRUKCE STAVEB II, Brno: Era group, spol. s.r.o., 2005. ISBN 80-7366013-X. 6. Ladislav Linhard. ZATEPLOVÁNÍ BUDOV, Grada Publishing a.s, Praha: 2010. ISBN 978-80-247-3361-6. 7. Antonín Vaněk. STROJNÍ ZAŘÍZENÍ PRO STAVEBNÍ PRÁCE, Sobotáles, Praha: 1999. ISBN 8085920611. 8. Ing. František Tichý, Ing. Václav Mužík. ZATEPLOVÁNÍ BUDOV, SIA, Praha: ISBN 80-85380-37-4. 9. TZB info-zdroj internet
7
3
Použitá literatura a zdroje 1. Mgr. Radan, Nachmilner, Ing. Vladimíra Pavlicová. ZHOTOVITEL ZATEPLOVACÍCH SYSTÉMŮ, Praha: CZB, 2006. 2. Jiří Šála, Milan Machatka. ZATEPLOVÁNÍ V PRAXI, Grada Publishing a.s, Praha: 2002. ISBN 80-247-0224-X. 3. Doc. Ing. Milan Vlček, CSc., Ing. Petr Beneš, CSc. ZATEPLOVÁNÍ STAVEB, CERM Brno: 2000. ISBN 80-7204-164-9.
8
4
Seznam obrázků
OBRÁZEK 1. TEPELNÉ MOSTY VE ZDIVU NEZATEPLENÉM, ZATEPLENÉM ZEVNITŘ, ZATEPLENÉM ZVENČÍ. .......................................... 3 OBRÁZEK 2. ZTRÁTY TEPLA-ŠIPKY ZNÁZORŇUJI ZVÝŠENÉ ZTRÁTY TEPLA TEPELNÝMI MOSTY VE ZDIVU NEZATEPLENÉM........................ 4
9