Jaká je optimální tloušťka tepelné izolace?

Stavíte, rekonstruujete a zateplujete stěny, podlahu, nebo střechu. Kolik izolace na zateplení použít? Jaká je optimální tloušťka tepelné izolace?

Tepelná izolace musí být použita v takové tloušťce, aby konstrukce řádně izolovala a udržela tak teplo uvnitř domova. V praxi je počítáno s optimální tloušťkou izolace, tedy takovou tloušťkou, aby izolace nebylo málo, ale přitom ani zbytečně mnoho, a to především z důvodu ekonomického, tedy z důvodu návratnosti investice.

Pokud by na zateplení konstrukce byla použita tepelná izolace s malou tloušťkou, konstrukce by nesplnila normové požadavky, docházelo by k nadměrným tepelným ztrátám a v nejhorším případě by mohlo dojít k lokální kondenzaci vodní páry v kritických detailech stavby (tepelné mosty).

Naopak nadměrnou tloušťkou tepelné izolace lze docílit toho, že investice nebude tak výhodná vzhledem k prodlužující se době návratnosti. Doba návratnosti je však výrazně ovlivněna mnoha činiteli, zejména způsobem vytápění objektu.

Na čem závisí tloušťka tepelné izolace?

Tloušťka tepelné izolace je volena na základě požadavků technických norem a na požadavcích investora. Tloušťka tepelné izolace se odvíjí především od navržené skladby stávající konstrukce. Čím tepelně vodivější původní konstrukce je, tím větší tloušťka tepelné izolace bude zapotřebí.

Požadavky norem na zateplení obvodových konstrukcí domu

Aby byla zateplená konstrukce domu vyhovující z pohledu technické normy ČSN 73 0540-2, je potřeba konstrukci zateplit alespoň na požadovaný součinitel prostupu tepla konstrukcí U_N. Součinitel prostupu tepla se liší dle konstrukce. Výčet několika základních konstrukcí s požadovanými a doporučenými součiniteli je uveden níže v tabulce. Pokud se zatepluje stávající stavba, konstrukce by měla být zateplena nejlépe na doporučený součinitel prostupu tepla U_rec, aby byly splněny zákonem dané požadavky.

Konstrukce	UN [W/(m2K)]	Urec [W/(m2K)]
Podlaha na zemině	0,45	0,30
Obvodová stěna	0,30	0,25
Plochá a šikmá střecha	0,24	0,16
Strop pod nevytápěnou půdou	0,30	0,20

Pokud však stavíte pasivní dům, součinitele prostupu tepla budou ještě přísnější.

Skladba stávající konstrukce a vliv na tloušťku tepelné izolace

Skladba stávající konstrukce výrazně ovlivňuje tloušťku navrhované tepelné izolace. Je totiž zásadní, zda zateplujete stěnu kamennou, cihelnou z cihel plných, nebo stěnu vyzděnou z moderních keramických či pórobetonových tvárnic.

Moderní keramické tvárnice mají nižší součinitel tepelné vodivosti, tedy lepší tepelný odpor a prostupuje nimi méně tepla než klasickými plnými cihlami. Níže v tabulce jsou uvedeny tepelně technické parametry stěn z různých materiálů – kámen, cihla a tvárnice P+D.

Konstrukce	λ [W/(mK)]	Tloušťka d (m)	R [(m2K)/W]	U [W/(m2K)]
Kamenná stěna 500 mm	1,4	0,5	0,36	2,78
Cihelná stěna 450 mm	0,80	0,45	0,56	1,79
Tvárnice P+D 440 mm	0,117	0,44	3,76	0,27

Z dat v tabulce je jasné, že stěnu z tvárnice P+D není třeba zateplovat, kdežto kamennou a cihelnou stěnu je potřeba zateplit kvůli vysokému součiniteli prostupu tepla U.

Jak určit optimální tloušťku izolace?

1.      Určení skladby stávající konstrukce a její tepelně-technické charakteristiky

Pro určení dostatečné tloušťky tepelné izolace je třeba určit stávající skladbu konstrukce společně se součiniteli teplotní vodivosti jednotlivých vrstev (lambda λ) a jejich tloušťkami.

Ze vzorce

R (konstrukcí) = d/λ

se vypočítají tepelné odpory jednotlivých vrstev konstrukce, které se následně sečtou dle vzorce

R_T = R_si + R (konstrukcí) + R_se

společně s odpory přestupu tepla na konstrukci R_si a R_se dle tabulky níže:

Povrch	Konstrukce	Rsi a Rse (m2K)/W
Vnější	–	0,04
Vnitřní	Podlaha	0,17
Stěna	0,13
Střecha	0,10

Dosazením výsledné hodnoty do vzorce

U = 1/R_T

dostaneme hodnotu součinitele prostupu tepla U. Pokud je hodnota součinitele vyšší, jak hodnota požadovaná normou, konstrukci je třeba zateplit.

2.      Zvolení vhodné tepelné izolace – co je na výběr?

Následně je třeba vybrat tepelnou izolaci, kterou budeme zateplovat obvodové konstrukce. Nejrozšířenější je pěnový polystyren, šedý expandovaný polystyren a minerální vata. Existují však i speciální izolace dřevovláknité, izolace z PUR pěny, fenolické pěny, izolace z PIR desek apod.

Související články:

PUR stříkaná izolační pěna je vhodná nejen pro izolování krovů.

Je tepelná izolace z fenolické pěny nejlepší izolací?

Lepidlo na polystyren – lepení polystyrenu

U vybrané tepelné izolace nás zajímá především součinitel tepelné vodivosti λ, který vynásobíme koeficientem 1,1.

3.      Výpočet tloušťky tepelné izolace pro zateplení konstrukce

Tloušťku tepelné izolace lze spočítat jednoduchým způsobem. Nejprve je nutné zjistit rozdíl hodnot tepelného odporu R stávající konstrukce a tepelného odporu vycházejícího z požadované, resp. doporučené hodnoty součinitele U, dané technickou normou. Tedy

R_rec = 1/U_rec

Delta R = R_T  – R_rec

Výslednou hodnotu dosadíme do vzorce

d = Delta R * λ* 1, 1

Výsledná hodnota je minimální tloušťka tepelné izolace v metrech. Navrhovanou tloušťku tepelné izolace je tedy třeba zaokrouhlit nahoru na nejbližší prodávanou tloušťku zvolené izolace, tedy například na 100, 120, 140, 160, 180, 200, 220, 240 mm apod.

Ukázkový výpočet tloušťky tepelné izolace pro zateplení obvodové stěny

Ukázkový výpočet se vztahuje na zateplení obvodové cihelné stěny z cihel plných pálených tl. 450 mm, která je oboustranně omítnuta omítkou tl. 20 mm. Stěna bude zateplena polystyrenem se součinitelem tepelné vodivosti λ = 0,038 W/(mK).

Odpor vnitřní omítky R = d/λ = 0,02/0,99 = 0,02 (m²K)/W

Odpor zdiva R = d/λ = 0,45/0,8 = 0,56 (m²K)/W

Odpor venkovní omítky R = d/λ = 0,02/0,99 = 0,02 (m²K)/W

Výsledný tepelný odpor konstrukce je R_T = Rsi + R + Rse = 0,13 + 0,02 + 0,56 + 0,02 + 0,04 =0,78 (m²K)/W.

Aby stěna měla výsledný součinitel prostupu tepla U = 0,25 W/(m²K), je potřeba, aby byl tepelný odpor konstrukce R_rec = 1/U_rec = 1/0,25 = 4,0 (m²K)/W.

Tepelná izolace musí tedy mít tepelný odpor

R(izolace) = R_rec – R_T = 4,0 – 0,78 = 3,22  (m²K)/W

Optimální tloušťka tepelné izolace dle výpočtu je

d = R * λ* 1, 1 = 3,22 * 0,038 * 1,1 = 0,135 m

Pro zateplení stěny tedy volíme pěnový polystyren tloušťky 140 mm.