Súčiniteľ prestupu tepla U: vysvetlenie, funkčnosť
6 min čítania
Veľa ľudí sa ma pýta, čo je súčiniteľ prestupu tepla U, tepelný odpor R alebo súčiniteľ tepelnej vodivosti λ. Dnes sa zameriam na súčiniteľ prestupu tepla a pokúsim sa to čo najlepšie vysvetliť.
Hodnota súčiniteľa prestupu tepla U opisuje model, kedy je vo vnútri budovy teplo, napríklad 20°C, a vonku chladno, napríklad -5°C. Medzi interiérom a exteriérom sa nachádza vonkajšia stena budovy. Teplotný rozdiel medzi vnútornou a vonkajšou teplotou sa nazýva teplotný spád, čo je v podstate odpor proti prúdeniu tepla smerom von.
Sledovanie hodnoty súčiniteľa prestupu tepla U je jednoduché a logické: ak je hodnota U vysoká – spotreba energie na kúrenie je tiež vysoká. Ak je hodnota U nízka – aj spotreba energie na kúrenie je nízka.
Pozrite si VIDEO – Súčiniteľ prestupu tepla U: vysvetlenie, funkčnosť
Aby sme dosiahli čo najnižšiu hodnotu súčiniteľa prestupu tepla U, musí sa zvýšiť tepelný odpor R plášťa budovy – potom klesne spotreba energie. Dosiahneme to tým spôsobom, že sa na fasádu pridá vrstva izolácie, alebo: že sa priamo pri výstavbe použije materiál s lepšími izolačnými vlastnosťami. Avšak, tento model má jeden háčik – takzvaný „hyperbolický problém“. Pretože, ako vieme, hodnota súčiniteľa prestupu tepla U je matematický vzorec. V prípade zateplenia budovy totiž neplatí, že zvýšenie tepelnej izolácie na dvojnásobok prinesie zníženie hodnoty súčiniteľa prestupu tepla U na polovicu. Matematicky to tak vychádza.
Čo je teda hodnota súčiniteľa prestupu tepla naozaj?
Jedná sa o koeficient prestupu tepla, čiže o mieru prestupu tepla vzduchu v miestnosti cez stenu do vzduchu v exteriéri na základe rozdielu teploty vzduchu. Hodnota súčiniteľa prestupu tepla U predstavuje obrátenú hodnotu odporu prestupu tepla R. Tento odpor prestupu tepla steny je tvorený prechodovými odpormi pre vnútorné a pre vonkajšie prostredie dohromady. Samozrejme podlieha normám DIN a je označený ako „konštantný“. Stena teda pozostáva z jednotlivých vrstiev stavebných materiálov, ktoré sú charakteristické svojou hrúbkou a tepelnou vodivosťou. Väčšina budov bez tepelnej izolácie má hodnotu U od 1,2.
Úzko spätá s hodnotou súčiniteľa prestupu tepla U je aj hodnota lambda (λ), ktorá predstavuje mieru tepelnej vodivosti. Kov je lepší vodič tepla ako napríklad drevo. Stavebné materiály majú veľmi odlišné hodnoty lambda – betón, ktorý je masívny, má veľmi dobrú tepelnú vodivosť, a to λ = 2,3 W/mK, a preto je pre izoláciu nevhodný. Hodnota λ EPS neboli polystyrénu sa počas rokov vyvinula z 0,040 cez 0,035 a 0,032 na 0,028 W/mK.
V laboratóriách sa hodnota λ (ako stavebná fyzikálna veličina) meria za konštantných podmienok – v takzvanej platňovej komore. Meria sa tepelný tok medzi horúcou a studenou platňou – a samozrejme okolité podmienky, ako teplota a vlhkosť vzduchu sú nemenné, aby boli dosiahnuté porovnateľné výsledky.
Dážď, vietor a slnko vytvárajú každodenne sa meniace podmienky, ktoré vplývajú na plášť budovy. A čo viac, obyvatelia budovy dýchajú, sprchujú sa a varia. Tiež musíme pridať vplyv striedania dňa a noci a ročné obdobia. To, že hodnota, ktorá bola nameraná za štandardizovaných podmienok a konštantných výpočtových hodnôt predstavuje nepresný obraz celkového stavu, bolo podrobne objasnené nielen v štúdii Raya Galvina.
Boli tu zistené nižšie úspory energie – v priemere o 40 – 50% – než s akými počítal oficiálny simulačný program.
Znepokojujúce však je, že napriek tomuto zdroju dát sa aj naďalej vsádza výhradne na zatepľovanie. Osem centimetrov je minulosťou – normu tvorí 16 centimetrov a presadzuje sa 30 centimetrov. A to aj napriek „hyperbolickému problému“ a napriek stavebno-fyzikálnym účinkom, ktoré nie sú natrvalo v dohľade.
Už v roku 2009 sa vo švédskom meste Botyrka uskutočnil projekt pod dozorom nezávislého inštitútu. Na existujúcu fasádu budovy sa náterom naniesla termokeramická membrána.
Merania, ktoré vykonala jedna s najväčších poradenských spoločností z oblasti energetiky vo Švédsku, ukázali 15% a viac úspory energie v porovnaní s neošetrenými fasádami. Hovoríme tu o veľkých budovách a z toho dôvodu môžeme vďaka nepatrnému rozptylu počítať so štatisticky istými výsledkami. Hovoríme tu o iba 0,3 mm hrubom keramickom nátere, ktorý bol ako farba nanesený priamo na fasádu budovy.
Ďalší príklad pocháza z rakúskeho mesta Kapfenberg.. V roku 2011 sa na túto budovu aplikoval náter ClimateCoating ThermoProtect. Úspora energie vo výške 10% nie je v prípade tejto budovy príliš vysoká, ale finančne náročná nebola ani samotná investícia. Tepelná izolácia tejto budovy by stála približne 500 000 €. Avšak profesionálna aplikácia náteru ClimateCoating nestála ani tretinu tejto ceny. Na budovu v meste Jonava v Litve bol aplikovaný náter ClimateCoating ThermoProtect na fasády, čo viedlo k úspore energie o viac než 14 %.
Úspora energie, ktorá se docieli po vonkajšej tepelnej izolácii budov sa výrazne líši podľa dodávateľa a ostatných okolností. Nemecký internetový portál pre úsporu energií „Heizspiegel“ uvádza pre dodatočnú tepelnú izolaciu potenciál úspory iba vo výške 12%. Zdroje z prostredia výrobcov izolácií hovoria o 20% a viac.
Hodnota súčiniteľa prestupu tepla U nevysvetľuje, čo sa na týchto budovách deje. Napriek tomu, že k vylepšeniu hodnoty U pri termokeramickej membráne hrubej iba 0,3 mm, resp. tisíciny toho, čo bude v budúcnosti požadovať legislatíva, zdanlivo nedošlo, tak úspora energie preukázateľne nastala.
Možno nám pomôže táto odpoveď: hodnota súčiniteľa prestupu tepla U je výpočtový model, vznikajúci z laboratórnych hodnôt. Vietor, vlhkosť a ani slnko sa tu neberú do úvahy. Hodnota U je nástroj pre klasifikáciu systémov vonkajších tepelných izolácií – nič viac, nič menej. Avšak termokeramická membrána nie je izolácia – je to niečo úplne iné. Nefunguje ako „izolácia“, ale mení vlastnosti vonkajšieho plášťa budovy. Termokeramická membrána vplýva priamo na vlhkosť, ktorá sa nachádza vo vonkajšom plášti budovy. Využíva solárnu energiu, ktorá sa dostane na plášť budovy k zníženiu vlhkosti a temperovaniu, a rovnomerne rozkladá teplo po povrchu budovy. Dokázali to štúdie z praxe v celej Európe.
Keď porovnáme značnú hrúbku 30 centimetrového izolačného materiálu s fasádnym náterom ClimateCoating o hrúbke 0,3 mm, je výsledkom pomer 1:1000. Podľa teórie, hodnota súčiniteľa prestupu tepla U s nulovým efektom. Ale napriek mnohým empirickým príkladom z praxe, s pozoruhodnými úsporami energie, ktoré stoja za povšimnutie.
Vďaka dostatočnému množstvu dát sa nedávno podarilo vyvinúť spôsob, ako umožniť výpočet úspory energie pomocou náteru ClimateCoating v bežných legislatívou stanovených programoch. Stačí len pridať výpočtový faktor „FTS“ do vzorca hodnoty súčiniteľa prestupu tepla U, ktorý bol vedcami príslušne upravený. Jedná sa o kombinácie fyzikálnych efektov, ktoré majú vďaka komplexnému pôsobeniu nasledujúcich štyroch prvkov energeticky pozitívny vplyv na plášť budovy: sú to membránový účinok, vyžarovanie, odraz a rozptyl.
V prípade akýchkoľvek otázok na túto tému nás prosím kontaktujte. Získate informácie o produktoch ClimateCoating a odpovieme na akékoľvek ďalšie otázky.
