ZATEPLOVACÍ SYSTÉMY - ZÁSADY SPRÁVNÉHO NAVRHOVÁNÍ DŮVODY PROČ ZATEPLOVAT Když se řekne zateplovací systém, téměř každý si vybaví nějakou fasádu kde viděl, jak se na celou plochu fasády ,,něco,, lepí. Pravděpodobně se jednalo o tepelnou izolaci. Při pohledu na tuto činnost jistě někoho napadnou otázky typu: ,,Proč jí tam ale vlastně dávají, proč jí tam nedali už před 10 lety, když se to stavělo´´ atd. V závislosti na tom si tedy můžeme říci, jak asi ta tepelná izolace té či oné stavbě pomůže? Jaký to na řešenou stavbu bude mít celkový vliv atd. Na tyto otázky na první pohled odpověď neznáme a přeci jsou to právě tyto otázky, které si každý z nás musí také klást před tím, než vůbec začne zateplovat svoji stavbu. Hlavním důvodem, často ale ne jediným, jsou úspory, kterých se díky zateplení dosáhne. Sníží se tím výrazně náklady na vytápění celého objektu, který je dostatečně a správně zateplen. Nicméně jsou tu i další faktory, jako například akustika, ochrana před nežádoucím přehřátím vnitřních prostor v létě, požární hledisko atd. Všechny tyto důvody je nutno nejprve zvážit, než se rozhodneme pro určitou formu zateplení, abychom dle našich požadavků zvolili to nejlepší. Obecně lze všechny důvody shrnout tak, že je nutno zajistit soulad mezi legislativou a požadovanými úpory energie.
JAK POSTUPOVAT PŘI NÁVRHU ZATEPLENÍ Před vlastním návrhem zateplení je nutno si rozhodnout jakou kvalitu zateplení očekáváme. Rozhodování je to podobné jako v případě nákupu jakékoliv jiné věci či služby. Například u automobilů se někdo spokojí se škodovkou, jiný už chce mercedes. Musíme si tedy ujasnit zda chceme jen to nejnutnější nebo raději běžný standard či už něco víc. Z čeho můžeme vybírat se dá lehce zjisti z následující tabulky, která vychází z normy ČSN 73 0540-2. Kvalita zateplení je zde seřazena od minimálního zateplení až po maximální. ozn. označení
kritérium dle ČSN 73 0540-2
hodnota
1
požadované zateplení max. hodnota součinitele prostupu tepla U
dle konstrukce - viz. obr. 5
2
doporučené zateplení
max. hodnota součinitele prostupu tepla U
dle konstrukce - viz. obr. 5
3
nízkoenergetický dům
< 50 kWh·m-2·a-1
4
pasivní dům
roční plošná měrná potřeba tepla na vytápění eA
5
nulový dům
roční plošná měrná potřeba tepla na vytápění eA
0 kWh·m-2·a-1
roční plošná měrná potřeba tepla na vytápění eA
< 15 kWh·m-2·a-1
Poznámka : V ČSN 73 0540-2 jsou mimo těchto hlavních kritérií i kritéria další která by se měla taktéž dodržet (celkové množství energie, návrhové teploty vnitřního vzduchu, atd.). U nulových domů se potřeba tepla získává jen z odpadního tepla domácích spotřebičů, proto vlastní vytápění stavby nemá a proto může být hodnota rovna 0, i když z fyzikálního hlediska to samozřejmě neplatí.
Jakmile již víme jak kvalitně chceme dům zateplit, měli bychom se obrátit na odborníka, nejčastěji projektanta a nechat si zpracovat podrobný projekt zateplení stavby. Do projektu se pak zohlední právě námi zvolená kvalita zateplení kterou vyžadujeme. Jakmile máme zpracovaný projekt, tak již nic nebrání tomu nechat si od realizačních firem zpracovat jednotlivé cenové nabídky. Jakmile proběhne i nutná legislativa, tak již nic nebrání vlastní realizaci zateplení.
CO VŠE SE ZATEPLUJE, NEJVĚTŠÍ NÁROKY NA ZATEPLENÍ - STŘECHY A FASÁDY V 90% případů je hlavním důvodem zateplení ekonomická stránka, tedy úspora nákladů na vytápění, a proto tato úspora je ten hlavní ukazatel pro výběr tepelné izolace. Zateplení by měl řešit projekt a aby byl projekt správně proveden, musíme vědět co vše se zatepluje a jak to máme řešit. Abychom si to snadno zjistili, tak si musíme uvědomit kterou cestou nám může teplo z interiéru unikat. Představme si konkrétní modelovou situaci, například klasický rodinný dům v zimě. Snadno zjistíme, že když chceme mít v interiéru 20°C a venku je například -15°C, že se přirozeně snaží teplo dostat ven aby se tento rozdíl teplot vyrovnal, což je běžný fyzikální jev. Jistě hned každého napadne, že se teplo bude snažit unikat fasádou či střechou a opravdu tomu tak je. Nicméně máme i další části stavby, například taková podlaha, stěna sklepa, výplně otvorů, různé detaily atd. Vždyť okolní zemina nemá teplotu 20°C jako máme v interiéru. Okolní zemina může mít teplotu z závislosti na venkovní teplotě a hloubce založení, což je dle ČSN 73 0540-3, tabulky H.5 v rozmezí -6°C až +5°C. Oproti interiéru i tohle je rozdíl teploty, který má vliv na celkovou tepelnou ztrátu. Ideálním řešením by tedy bylo obalit úplně celou stavbu do tepelné izolace. A opravdu, v současné době se nové objekty do tepelné izolace prakticky celé balí. Nicméně je logické, že tepelné ztráty budou při rozdílu teploty z 0°C na 20°C či z -15°C na 20°C jinak velké a tedy i požadavky na zateplení zde budou rozdílné. K rozdílu teploty celkem 35°C (tento rozdíl je závislý na nadmořské výšce a zeměpisném umístění stavby) dochází například u zmiňovaných fasád a střech, a právě proto by se zde měla kvalita a tloušťka tepelné izolace volit co možná nejvyšší, ale i provedení montáže by mělo být podle určitých zásad dle ČSN 73 2901 (Provádění vnějších tepelně izolačních kompozitních systémů ETICS). Samozřejmě nesmíme opomíjet i kvalitu oken a dveří a taktéž řešení detailů a zabránit vzniku tepelných mostů v konstrukci. 1
Obr. 1: Zateplení všech částí domu tepelnou izolací - obr. byl použit z prospektů firmy Saint-Gobain Orsil s.r.o.
Obr. 2: Řešení zateplení podsklepené části stavby.
Obr. 3: Řešení zateplení provětrávané fasády.
2
SOUČASNÉ A BUDOUCÍ LEGISLATIVNÍ POŽADAVKY Jak tedy zvolit optimální řešení? Ideální stav samozřejmě je otevřít si příslušnou platnou normu a v ní si zjistit jaké jsou kladeny nároky na zateplení pro tu či onu část budovy. Pro naše potřeby je to norma ČSN 73 0540, která uvádí, jaký musí mít ta či ona konstrukce součinitel prostupu tepla UN [W·m-2·K-1], což je hodnota, která názorně ukazuje, jak rychle teplo uniká z objektu pryč. Ideální by samozřejmě bylo, aby tato hodnota byla co možná nejmenší. V momentě, kdy by tato hodnota byla rovna 0,0 W·m-2·K-1, by z objektu nikdy žádné teplo neuniklo. To by bylo docela zajímavé, jednou bychom vytopili na 20°C a měli bychom tuto teplotu prakticky stále a hlavně, díky teplu produkovanému lidmi, zvířaty a spotřebiči, by se tato teplota ještě zvyšovala. Je to zajímavá myšlenka, ale v praxi neproveditelná (vždy jsou určité ztráty okny, dveřmi atd…) a i kdybychom toto čistě teoreticky úplně eliminovali, tak z fyzikálního hlediska je to nemožné (každý hmotný materiál vždy povede teplo, i když třeba jen minimálně). Nicméně se alespoň snažíme této hodnotě co nejvýše přiblížit. U pasivních domů se hodnoty blízké nule využívá to do té míry, že k vytápění se už nepoužívá žádné topné těleso, ale jen se částečně ohřívá vzduch vstupující vzduchotechnikou do vlastního objektu. Nicméně toto je ideální případ a pak se jedná o tzv. nulový dům. V praxi ale musíme splnit alespoň určitá minimální kritéria a ty jsou samozřejmě zakotveny v normách. Norma ČSN 73 0540 ale není jen doporučená, jako je tomu dnes u většiny platných norem, ale k této normě se vztahují i předpisy zakotvené ve stavebním zákoně a jeho prováděcí vyhlášce MMR č.137/1998 Sb., o obecně technických požadavcích na výstavbu a v zákoně č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií a jeho prováděcí vyhlášce MPO č. 291/2001 Sb., kterou se stanoví podrobnosti účinnosti užití energie při spotřebě tepla v budovách. Norma ČSN 73 0540 již za dobu své existence prošla řadou revizí. Z posledních let vzpomeňme velkou úpravu v roce 2002 a další revize z roků 2005 (ČSN 73 0540-2 ZMĚNA Z1) a 2007 (ČSN 73 0540-2 ZMĚNA Z2). Díky budoucím legislativním požadavkům tedy patrně opět dojde k dalšímu zpřísnění a tedy patrně ke snížení hodnot součinitele prostupu tepla UN pro jednotlivé konstrukce. Tyto opatření se dotknou každého z nás, a bude nutno splnění těchto požadavků doložit například při prodeji nemovitosti. Týká se to především zákona 177/2006 Sb., který bude mít platnost od 1. ledna 2009 a dle jeho §6a o snižování energetické náročnosti budov bude nutno :
ENERGETICKÝ ŠTÍTEK OBÁLKY BUDOVY
1. zajistit splnění požadavků na energetickou náročnost u všech nových budov a větších změn existujících
Hodnocení obálky budovy 2. prokázat energetickou náročnost u existujících budov při změně vlastníka či nájemce průkazem (Adresa budovy) energetické náročnosti budovy (platnost 10 let) stávající doporuþení 2 (Typ budovy, budov nadmístní 1000 moznaþení) .
CI 0,30
VELMI ÚSPORNÁ
---
A
---
B
0,60
C
1,00
D
1,50
E
2,00
F
2,50
G MIMOěÁDNċ NEHOSPODÁRNÁ
Obr. 4: Grafická část energetického štítku obálky budovy dle ČSN 73 0540-2, která slouží k hodnocení míry úspory řešené stavby s ohledem na požadované normové hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla Uem,rq a hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla stavebního fondu Uem,s.
PrĤmČrný souþinitel prostupu tepla obálky budovy Uem = HT / A, ve W/(m2·K)
3
CI
0,30
0,60
(0,75)
1,00
1,50
2,00
2,50
DODRŽOVÁNÍ NOREM A S TÍM SOUVISEJÍCÍ TLOUŠŤKA TEPELNÉ IZOLACE Díky tomu, že je norma ČSN 73 0540 podpořena zákonem, se stává závaznou a jejím nedodržením se tedy porušuje zákon. Jak se postupuje při nedodržení platných zákonů, jaké jsou sankce či postihy atd. bych přenechal na výklad spíše nějakému právníkovi. Co by každého mělo zajímat je, jakou tloušťku tepelné izolace musíme použít, který typ z široké nabídky zvolit atd. Dnes je na trhu již řadu velmi dobrých izolačních materiálů. Pro následující hodnocení jsem vybral materiály od firmy Saint-Gobain Orsil. s.r.o, která je dle mého názoru špičkou v tepelně-izolačních materiálech na Českém i celosvětovém trhu. Nabízí také zatím jako jediná v České republice oba typy vláknitých tepelných izolací, jak kamennou tak skelnou minerální tepelnou izolaci. Pro ilustraci je zde uvedena tabulka z katalogu společnosti Saint-Gobain Orsil s.r.o., která má být orientační pomůckou projektantům při návrhu vlastní tepelné izolace a může sloužit i koncovým investorům jako jednoduché srovnání, zda jejich stávající konstrukce ještě vyhovuje dnes platným požadavkům či není vhodnější použít izolace více. Samozřejmě je stejně tak důležité i který typ izolace je nejvhodnější pro danou aplikaci. Tabulka je poměrně názorná a přehledná a řeší jak požadované (minimální), tak i doporučené (optimální) hodnoty zde použité tepelné izolace. Vysvětlivky k tabulce : Tabulkové hodnoty dle ČSN 73 0540-2:2007 pro převažující návrhovou teplotu vnějšího vzduchu θe = -15°C a převažující návrhovou vnitřní teplotu θim = 20°C, v případě jiných teplotních a vlhkostních okrajových podmínek (φi > 50%) se postupuje dle ČSN 73 0540-2:2007 odst. 5.2. 1
Při výpočtu tloušťky izolace nebyl zahrnut tepelný odpor stávající konstrukce nebo dalších vrstev v konstrukci, stanovuje se pro každý případ zvlášť, viz. prospekty jednotlivých aplikací společnosti Saint-Gobain Orsil s.r.o. 2
Uvažován součinitel tepelné vodivosti pro minerální izolace λD = 0,040 W·m-1·K-1, pro izolaci Styrodur (XPS) λD = 0,035 W·m-1·K-1. Pro konkrétní výpočet je nutné v souladu s ČSN 73 0540-3 převést hodnoty λD na hodnoty návrhové λu (cca 10% zhoršení) a počítat konstrukci jako celek, včetně tepelných mostů a dalších vrstev v konstrukci. 3
Výrobky se navzájem liší součinitelem tepelné vodivosti λD, tvarem, rozměry nebo dalšími vlastnostmi, viz. technické listy. Návrh izolace může podléhat až třem kritériím: tepelnětechnické, akustické a protipožární. Pokud jsou na konstrukce a izolaci v nich kladeny požadavky z hlediska požární bezpečnosti nebo akustiky, typ a tloušťka protipožární a akusticky účinné izolace podléhá požadavkům výrobců systémových konstrukcí. V případě použití nesystémové konstrukce návrh spadá do kompetence projektanta - specialisty (akustik, požární technik). 4
5
Lehká konstrukce (s nízkou tepelnou setrvačností): konstrukce s plošnou hmotností vrstev, od vnitřního líce k tepelně izolační vrstvě včetně, nižší než 100 kg·m-2.
TLOUŠŤKY IZOLACÍ Z HLEDISKA PROSTUPU TEPLA
Pro konstrukce přilehlé k zemině do vzdálenosti 1 m od rozhraní zeminy a vnějšího vzduchu na vnějším povrchu konstrukce (viz. obr.) se uplatňují požadované hodnoty pro vnější stěny; ve větší vzdálenosti platí požadované hodnoty uvedené či stanovené pro podlahy a stěny přilehlé k zemině. 6
Typ konstrukce (aplikace izolace)
Součinitel prostupu 1 tepla Un [W.m -2.K -1] požadované hodnoty
Odpovídající tloušťka izolace (mm) 2 3 z produktových řad Orsil, Isover, Styrodur
doporučené pro požadovanou pro doporučenou doporučený produkt 4 hodnoty hodnotu hodnotu
170 170 170 160
250 220 220 250
170
250
130
200
130
200
Střecha strmá se sklonem nad 45° lehká 5
130
200
Stěna vnější težká
100
160
100
160
60
100
60
100
Vnitřní stěna z vytápěného do nevytápěného prostoru
60
90
Strop z vytápěného do částečně vytápěného prostoru
50
80
50
80
50
70
Orsil T + Orsil S Styrodur 3035 CS, 4000 CS, 5000 CS Styrodur 2800 C Orsil TF, Orsil NF (z vnějšku) Isophen, Orset, Orsik, Orstrop, Domo, Domo 35, Rio Orstrop, Orsik, Rio, Domo, Domo 35, Merino, Rolino Orsil Uni, Fassil, Hardsil Isophen, Orset, Orsik, Orstrop, Domo, Domo 35, Rio Orsil TF, Orsil NF Isophen, Orset, Orsik, Orstrop, Domo, Domo 35, Rio Styrodur 2800, 3035 CS, 4000 CS, 5000 CS Orstrop, Orsik, Rio, Domo, Domo 35, Merino, Rolino Orset, Uni, Piano, Rollino, Merino Orstrop, Orsik, Rio, Domo, Domo 35, Merino, Rolino Orstrop, Orsik, Rio, Domo, Domo 35, Merino, Rolino Orset, Uni, Piano, Rollino, Merino
50
80
Orsil TF, Orsil NF
30
50
40
50
Orsil N Orstrop, Orsik, Rio, Domo, Domo 35, Merino, Rolino Orset, Uni, Piano, Rollino, Merino Orstrop, Orsik, Rio, Domo, Domo 35, Merino, Rolino Orset, Uni, Piano, Rollino, Merino
Střecha plochá nepochozí Střecha plochá pochozí Střecha plochá inverzní Podlaha nad venkovním prostorem
0,24
0,16
Střecha šikmá se sklonem do 45° včetně Strop pod nevytápěnou půdou se střechou bez tepelné izolace Stěna vnější lehká
Střecha strmá se sklonem nad 45° těžká
0,30
0,20
0,38
0,25
0,60
0,40
Podlaha a stěna přilehlá k zemině 6 Strop z vytápěného do nevytápěného prostoru
Strop z částečně vytápěného do prostoru k venkovnímu prostředí Vnitřní stěna z vytápěného do částečně vytápěného prostoru Stěna z částečně vytápěného do prostoru k venkovnímu prostředí Stěna mezi sousedními budovami
0,75
0,50
1,05
0,70
Stěna mezi prostory s rozdílem teplot do 10°C včetně
1,30
0,90
30
40
Strop vniřní mezi prostory s rozdílem tepla do 5°C včetně
2,20
1,45
20
40
Stěna vnitřní mezi prostory s rozdílem teplot do 5°C včetně
2,70
1,80
-
40
Strop mezi prostory s rozdílem teplot do 10°C včetně
1 Tabulkové hodnoty dle ČSN 73 0540-2:2005 pro převažující návrhovou teplotu vnějšího vzduchu θe = -15°C a převažující návrhovou vnitřní teplotu θim = 20°C, v pří> 50%) se postupuje dle ČSN 73 0540-2:2005 odst. 5.2. padě jiných teplotních okrajových Obr. 5: Orientační tabulkaakvlhkostních návrhu tepelné izolacepodmínek - v tabulce(ϕjsou zahrnuty jen parametry tepelné izolace bez započtení vlivu konstrukce a tepelných mostů i 2
3 4
Při výpočtu tloušťky izolace nebyl zahrnut tepelný odpor stávající konstrukce nebo dalších vrstev v konstrukci, stanovuje se pro každý případ zvlášť, viz. prospekty jednotlivých aplikací Uvažován součinitel tepelné vodivosti pro minerální izolace λ = 0,040 W.m-2.K-1, pro izolaci Styrodur (XPS) λ = 0,035 W.m-2.K-1 Výrobky se navzájem liší součinitelem tepelné vodivosti λD, tvarem, rozměry nebo dalšími vlastnostmi, viz. technické listy. Návrh izolace může podléhat až třem kritériím: tepelnětechnické, akustické a protipožární. Pokud jsou na konstrukce a izolaci v nich kladeny požadavky z hlediska požární bezpečnosti nebo akustiky, typ a tloušťka protipožární a akusticky účinné izolace podléhá požadavkům výrobců systémových konstrukcí. V případě použití nesystémové konstrukce návrh spadá do kompetence projektanta - specialisty (akustik, požární technik).
4
VYHLÍDKY DO BUDOUCNA Jak je patrné z předešlé tabulky, tak například u šikmých střech, bez ohledu na vlastní konstrukci, je dle tabulky minimální doporučená tloušťka 250 mm za použití například tepelné izolace Orsil Domo 035. Kladu si proto otázku, kdo dnes má takovou tloušťku tepelné izolace ve střeše? A pokud někdo má, tak si nejsem jist, zda takhle kvalitní. Vždyť ještě před několika lety měly i ty nejlepší tepelné izolace hodnotu součinitele tepelné vodivosti λD=0,042 W·m-1·K-1, takže starší izolace nám izolují o něco hůře než dnešní materiály. Ale i dnešních 250 mm nám vychází za předpokladu použití deklarovaných hodnot součinitele prostupu tepla λD, který se ale v praxi přepočítává na hodnotu výpočtovou a ta je vždy o nějaké % horší než deklarovaná. Navíc doplňuji, že tyto hodnoty uvedené v tabulce jsou bez uvažování vlivu tepelných mostů. S uvažováním těchto vlivů se můžeme směle dostat i nad 300 mm. Vzhledem k informacím které čtu v literatuře či se dovídám od kolegů ze zahraničí, tak věřím tomu, že se tyto hodnoty během pár let ještě o několik desítek % navýší. Proto si kladu otázku, zda není lepší již dnes dělat zateplení nad doporučené hodnoty z normy a mít o cca 20-30% větší tloušťku tepelné izolace, abych si zajistil, že i za nějakých 5 let budu mít platný průkaz energetické náročnosti budovy a budu jí schopen vůbec prodat. Ale i kdyby ji někdo prodat nechtěl, jistě by díky menšímu zateplení a tudíž vyšším provozním nákladům její tržní cena klesala. Navíc když uvážím neustálý vliv zdražování energií, tak raději už dnes investuji o něco více za zateplení. To se mi během pár let s jistotou vrátí, vždyť investice do zateplení je investice na důchod. Volba je vždy jen na každém z nás. KAREL SEDLÁČEK Ing. Karel Sedláček (*1979) absolvent FSv ČVUT v Praze, obor pozemní stavby a architektura. V současné době absolvuje studium doktorského programu na ČVUT - FSv v Praze, katedra konstrukcí pozemních staveb a pracuje ve společnosti Saint-Gobain Orsil s.r.o. jako produktový manažer. Recenzoval : Ing. Jiří Sedláček, CSc
5
Literatura : ČSN 73 0540 ČSN 73 2901 ČSN EN ISO 10456 ČSN EN 13162 Zdroje : www.isover.cz http://epp.eurostat.ec.europa.eu
