Návrhové hodnoty součinitele tepelné vodivosti – možnosti postupu výpočtu a stanovení

Nejdůležitější charakteristikou tepelných izolací je součinitel tepelné vodivosti λ. Výrobci tepelných izolací musí uvádět podle nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) č. 305/2011 (CPR) v prohlášení o vlastnostech u všech výrobků deklarovanou hodnotu tohoto součinitele. Pro výpočet, respektive tepelně technické posouzení v konstrukci, musí projektanti tuto hodnotu přepočítat na tzv. návrhové hodnoty, které zohledňují vliv zabudování materiálu. Ty lze získat různými způsoby a výpočty, ne všechny jsou ale jednoduché a přesné. Článek popisuje možnosti postupu výpočtu podle platných legislativních předpisů a upozorňuje na rozdíly mezi nimi.

Současný stav – postup podle ČSN 73 0540-3

V České republice se běžně využívá postup výpočtu návrhových hodnot součinitele tepelné vodivosti materiálů podle 3. části ČSN 73 0540, která byla naposledy revidovaná v roce 2005.

Tato norma definuje deklarované, návrhové a charakteristické tepelné hodnoty stavebních materiálů a popisuje poměrně složitý postup přepočtu z hodnot deklarovaných přes charakteristické na návrhové. Pokud projektant nechce nebo nemůže tento postup využít, protože nezná všechny potřebné údaje, může vzít návrhové hodnoty z informativní přílohy A (případně i B), kde jsou uvedeny normové, charakteristické a návrhové hodnoty běžně používaných stavebních materiálů. Obě možnosti jsou přípustné, v článku se budeme dále zabývat jejich výhodami a nevýhodami.

Přepočet na základě charakteristických hodnot λ a součinitelů

Pokud chce projektant získat co nejpřesnější návrhové hodnoty λ, obvykle si vyžádá u výrobce materiálu charakteristické hodnoty. Ty zavedla ČSN 73 0540-3 z důvodu parametrického srovnání naměřených deklarovaných hodnot různých materiálů.

Dále musí projektant uvažovat s:
Z_u – vlhkostním součinitelem materiálu,
z₁ – součinitelem vnitřního prostředí pro vnitřní konstrukce, kde dochází ke kondenzaci vodní páry,
z₂ – součinitelem materiálu,
z₃ – součinitelem způsobu zabudování materiálu/výrobku do stavební konstrukce,
popřípadě z₂₃ – sdruženým součinitelem podmínek působení (součinitelem materiálu a způsobu zabudování materiálu ve stavební konstrukci).

Výrobci nejsou povinní charakteristické hodnoty λ uvádět, ani měřit, ale aby vyšli vstříc poptávce trhu, finančně nákladné měření ve většině případů provedou. Je zřejmé, že tento stav nejvíce vyhovuje zkušebním ústavům. Těm norma vychází vstříc více než výrobcům stavebních hmot a projektantům, kterým má primárně sloužit. Zkušebny provádí měření s velmi vysokou přesností (dle protokolů na 5 i více desetinných míst), kterou rovněž firmy ani projektanti neumějí využít.

Nevýhodou je i to, že norma při výpočtu návrhových hodnot neuvažuje s degradací materiálu jako je např. jeho stárnutí nebo degradace vlivem proudění vzduchu v materiálu či sáláním.

Aktuální požadavky na součinitel prostupu tepla na TZB-info
Další výpočty z oboru stavbení tepelné techniky, akustiky, oslunění

Návrhové hodnoty λ podle informativní přílohy A ČSN 73 0540-3

Většina projektantů z těchto důvodů místo výše uvedeného výpočtu použije raději návrhové hodnoty λ z informativní přílohy normy nebo v případě minerálních izolací zhorší deklarovanou hodnotu o 10 až 15 %. Ani jedna z těchto variant bohužel neodpovídá reálným hodnotám a většinu izolačních materiálů poškozuje. Hodnoty v informativní příloze normy jsou více než 8 let staré a za tu dobu tepelné izolace dosáhly výrazného zlepšení svých vlastností.

Stejný problém nastává u většiny běžně používaných výpočetních programů, které mají předdefinované návrhové hodnoty a nezohledňují způsoby zabudování materiálu (je rozdíl mezi svislou a vodorovnou konstrukcí v rámci hodnoty součinitele způsobu zabudování materiálu z₃).

Mohlo by se zdát, že čím horší návrhová lambda bude, tím více to bude výrobcům izolačních hmot vyhovovat, protože aplikované tloušťky izolací porostou. Trend je však nastavený jiným směrem. Poptávka po nízkoenergetických a pasivních domech stoupá. A díky lepším tepelně technickým parametrům izolací lze stavět subtilnější konstrukce, jejichž výhodou je nejen větší úspora tepla, ale také menší obestavěný prostor, respektive větší vnitřní obytný prostor. I výrobci minerálních izolací se neustále snaží vylepšovat tepelně izolačních schopnost vyráběných materiálů a v případě výpočtu návrhových hodnot usilují o maximální přiblížení reálným a bezpečným hodnotám.

Hodnoty pro minerální izolace jsou navíc v ČSN 73 0540-3 zcela nelogicky děleny podle objemových hmotností, které výrobci neuvádí a podle kterých nelze jednoznačně určovat tepelný výkon izolací. Ten je závislý nejen na objemové hmotnosti, ale také na průměru, délce a orientaci vláken a složení vstupních surovin.

Evropský trend – ČSN EN ISO 10 456

Podle této evropské normy lze jednoduše návrhové hodnoty získat z deklarovaných hodnot. V přepočtu je uvažováno s převodním teplotním faktorem F_T, převodním vlhkostním faktorem F_m, s přirozeným prouděním tepla v izolačním materiálu Ra_m a částečně také se stárnutím materiálu. Tento postup jednoznačně více odpovídá reálným návrhovým hodnotám jak je zřejmé z tabulky 1. Postup je srozumitelný, jednoduchý, zbytečně nezatěžuje výrobce stavebních hmot a je jednotný napříč státy EU.

Přestože se jedná o evropskou normu, která by měla být té české nadřazená, není tomu tak. V případě stanovení návrhových hodnot součinitelů tepelné vodivosti je v ČSN EN ISO 10 456 uvedena národní poznámka, která se odvolává na ČSN 73 0540. Tím se stává ČSN 73 0540 nadřazenou nad normou evropskou.

Tabulka 1: návrhové hodnoty součinitele tepelné vodivosti podle způsobu výpočtu pro 3 typy minerálních izolací

Shrnutí výsledků

• Vypočtené návrhové hodnoty λ podle ČSN EN ISO 10 456 odpovídají s vysokou přesností hodnotám měřeným ve zkušebně (neliší se v prvních 3 desetinných místech), aniž by se muselo provádět měření charakteristických hodnot λ.
• Výpočet podle ČSN 73 0540-3 na základě běžně dostupných údajů výrobců se od reality liší více než o 7 %, v některých případech o více než 10 %, což znamená, že tabulky v normě jsou zavádějící.
• V uvedených příkladech se deklarované hodnoty od návrhových vypočtených podle ČSN EN ISO 10 456 liší zhruba o 10 %.
• Přestože v článku byly použity příklady pouze několika málo materiálů, další výsledky tyto závěry potvrzují.

Závěr

Přestože je národní norma ČSN 73 0540 obecně velmi kvalitní, nereflektuje rychlý vývoj v oblasti tepelných izolací a její brzká revize je nutná. Mělo by se však postupovat především dle evropských předpisů, které jsou přesné, přehledné a projektantům by jednoznačně ulehčili práci. Národní norma by měla postup převzít a doplnit nebo zpřesnit např. o vliv degradace materiálů. Měla by také jasně definovat okrajové podmínky, za kterých se měří deklarované hodnoty, a charakteristické hodnoty λ zcela opustit.