Foto: Ahmed92pk, Shutterstock
Přidat na Seznam.cz Přidat na Google News

Lambda = 0,006 W/(mK) a méně? Ano, nepřímo, říká norma

Odborná stavební veřejnost už desetiletí odmítá myšlenku, že lze reálně snížit součinitel tepelné vodivosti ve vzduchové mezeře s pomocí tenkých fólií na úroveň uvedenou v titulku a níž. Ukážeme si, že tuto možnost přímo odkrývá platná stavební tepelná norma, když stanoví přestupové odpory na rozhraní vzduch-stěna při výpočtu součinitele prostupu tepla U.

Stavíte-li například pasivní dům, jehož obvodová stěna má tepelný odpor R = 9 m2K/W, musíte pracovat se součinitelem prostupu tepla U. A ten je, jak známo, převrácenou hodnotou tepelného odporu stěny, povýšeného o takzvané součinitele přestupu tepla rI = 0,13 m2K/W na vnitřní „teplé“ straně obvodové stěny a rE = 0,04 m2K/W na její venkovní straně. Platí U = 1/(0,13+R+0,04).

Zabloudíme-li do historie, zjistíme, že ještě cca před 20 lety pracovali stavitelé jen s tepelným odporem R obvodové stěny a vystačili si. Dnešní součinitel U by se tehdy rovnal převrácené hodnotě tepelného odporu, čili U = 1/R, a byl by - díky ochuzení o odpory rE a rI - o zanedbatelných pár procent menší než dnes.

Vícevrstvá vzduchová struktura

Tyto normové přestupové odpory zásadně mění pohled na tepelnou izolaci vzduchové mezery. Představme si mezeru o tloušťce běžné „pasivní“ izolace 0,4 metrů. Její tepelný odpor bude mizivý díky vydatné sálavé složce prostupu tepla, která zde tvoří až 99 procent. Zbytek připadá na vedení a proudění tepla. Odpor ale nebude nikdy nulový, protože obě hranice mezery realizují podle normy „vnitřní“ přestupový tepelný odpor 0,13 m2K/W, celkem pak 0,26 m2K/W.

Když do této mezery rovnoměrně umístíme 9 tenkých fólií, vznikne 10 mezer, každá o tloušťce 4 centimetry. To představuje 20 povrchů s řečeným přestupovým odporem; výsledek je tepelný odpor 2,6 m2K/W. Efektivní součinitel tepelné vodivosti tohoto souvrství, vyjádřený jako podíl tloušťky a tepelného odporu, je λ = 0,1538 W/(m2K).

Lambda = 0,006 W/(mK) jako přímý důsledek normy

Čtenář vidí, že potřebnou lambdu snadno získáme rozdělením vzduchové mezery do „potřebné“ série tenkých mezer, ohraničených fóliemi. Každá mezera má dva „přestupy“ a "normový" tepelný odpor 0,26 m2K/W, to znamená 0,13 m2K/W na každé z obou hranic.

Příklad: když do vzduchové mezery o tloušťce 300 mm vložíme 199 fólií, tepelný tok v mezeře absolvuje 400 přestupů, což představuje tepelný odpor R = 400·0,13 = 52 m2K/W a efektivní součinitel tepelné vodivosti λ = 0,0058 W/(mK). Efektivní proto, že je řeč o nestejnorodé struktuře, zatímco „pravá“ λ je lokální (bodová) vlastnost materiálu.

Ilustrační foto reflexních izolačních materiálů. Foto: kamolwan Aimpongpaitoon, Shutterstock

Normový konflikt?

Stavební tepelná norma předstírá, že pracuje v souladu s vědeckou metodou poznání. Není tomu tak. Hodnotu λ = 0,0058 W/(mK) nelze někde současně předpovídat, zatímco jinde odmítat. Dalším problémem je nezpůsobilost normy rozlišovat teplosměnné děje, zejména vydatnou sálavou složku od vedení a proudění tepla. To ukazuje Tab. 1.

Tab.1: Zastoupení sálavé složky sdílení tepla ve vzduchové mezeře různých tlouštěk při okrajových teplotách 0 °C a 20 °C

V Tab. 1 byly použity vlastnosti vzduchové mezery podle normy ČSN EN ISO 6946, ke kterým byla redakčně dopočtena velikost sálavé složky prostupu tepla v rámci celého mixu sálání - proudění - vedení. U vzduchových mezer reálných tlouštěk je podíl sálání nad 90 %! To ale norma zamlčuje; čtenář si musí velikost sálavé složky, která má přesnou definici, sám spočítat a odečíst od normového údaje.

Věcné poznámky

1) Sálání, to znamená jeho energetická hustota a teplosměnná intenzita, je jen funkcí teploty. Pozemská či jiná tělesa jsou „jen“ stabilizátorem teploty uvnitř nich; tělesa jako taková nic nesálají, sálá jen prostor, který tělesa zaujímají a jehož teplotu ovlivňují.

2) Díky skleníkové atmosféře dochází k významnému sdílení tepla mezi prostorovým tepelným zářením a vzduchem, který je tu v roli „řídkého tělesa“. S dobrou přesností lze říct, že teplota vzduchu se rovná teplotě prostorového sálání.

3) Prostorové tepelné záření poblíž zemského povrchu, tzn. jeho teplota, je ovlivněné teplotou vzduchu, teplotou oblačnosti, teplotou jasné oblohy, teplotou zemských povrchů a za jasného dne i slunečním zářením.

4) Při jasném počasí dochází k přímému ohřevu povrchů domu slunečním zářením o intenzitě až 1100 W/m3. To je násobně větší impakt, než „dává“ sálavé sdílení tepla mezi vzduchem a budovou. Bez stínící techniky a promyšleného barevného řešení stěn a střechy domu dochází k přehřívání interiéru.

Závěr

Prosíme čtenáře, aby tento text bral odlehčeně. Technická norma vždy reprezentuje nejvýš jen stav vědění k datu, kdy byla sepsána. Poznávání věcí, kterých se norma týká, tím rozhodně nekončí. Dnešní počítání potřeby tepla na základě vnitřní a venkovní teploty vzduchu rozmazává a někdy až míjí skutečnou podstatu věcí. Energetiku staveb popisuje nesprávně, protože nevidí sluncem rozpálené venkovní povrchy domů až k 80 °C, které vyvolávají letní přehřívání interiéru.

V zimě jsou problémy s normou méně nápadné. Mohly by se ale přihlásit v podmínkách zim ze 70. let minulého století s venkovní teplotou vzduchu pod -20 °C i v nížinách. Navíc dnešní relativně čistá atmosféra by současnou slepotu normy ještě podtrhla.

Jiným „výsledkem“ součinitele U bylo ještě nedávné zatvrzelé odmítání stínící techniky. To snad už pominulo, ale české stavitelství se z něho dodnes zcela neprobralo.

Autor: RNDr. Jiří Hejhálek
Foto: Shutterstock