Norma stanoví požadavky na zajištění kvalitního životního prostředí v interiéru, životnost konstrukcí, ale především na energetickou náročnost pro samotný provoz budovy. Tato hodnota nám určuje celkovou výměnu tepla mezi prostory oddělenými od sebe určitou stavební konstrukcí. Čím je hodnota menší, tím lepší jsou tepelně izolační vlastnosti konstrukce. Označuje se velkým písmenem „U“ a jednotku má watt na metr čtvereční krát kelvin [W/m2K]. Tepelný odpor udává míru odporu proti pronikání tepla. Souhrnná jednotka metr čtvereční krát kelvin na watt [m2K/W]. Vyjadřuje tepelně izolační vlastnosti konstrukce a označuje se velkým písmenem „R“. Výpočet se provede pomocí tloušťky (v metrech) jednotlivých materiálů a jejich součinitelů tepelné vodivosti: R=d/l. Vyjadřuje konečný tepelný odpor konstrukce při přestupu tepla se započítáním odporu v interiéru a exteriéru. Hodnoty obou znaků „a“ jsou dány nornou ČSN v závislosti na druhu ročního období a poloze stavební konstrukce.
Podle směru prostupu tepla konstrukcí rozlišujeme vedení jednorozměrné, týká se prostupu tepla v ploše, např. obvodovou zdí. Dále vedení dvourozměrné, k němu dochází v místě styku dvou dělících konstrukcí. Přestože se text objevuje v různých částech, jedná se o stejné principy výpočtu a interpretace tepelných parametrů.
Tepelný izolace je třeba vybírat podle jeho tepelné vodivosti. Tu udává součinitel tepelné vodivosti, který výrobci tepelných izolací uvádějí u svých výrobků. Čím je jeho hodnota nižší, tím má daný materiál lepší tepelně izolační vlastnosti. Tepelný odpor materiálu, tedy jeho schopnost zadržet teplo, závisí na síle materiálu a jeho tepelné vodivosti. Ve stavební praxi a požadavcích norem se používá tzv. součinitel prostupu tepla označovaný písmenem U - jeho hodnota je vypočítána z tepelného odporu zmíněného výše a dalších parametrů. Součinitel prostupu tepla informuje o tom, kolik wattů projde 1 metrem čtverečním při rozdílu teplot 1 Kelvin.
Každý centimetr izolace stojí peníze. Ale pozor, současně platí: Cenový rozdíl například mezi polystyrenovými deskami až dvojnásobně silnými je vzhledem k celkovým nákladům na zateplení fasád poměrně malý. Součinitel prostupu tepla je veličina, která vyjadřuje schopnost stavebního materiálu či celé skladby konstrukce tepelně izolovat. Tato hodnota nám určuje celkovou výměnu tepla mezi prostory, které jsou od sebe oddělené určitou stavební konstrukcí.
Jinak řečeno určuje, kolik Wattů energie projde skrze všechny konstrukce domu při rozdílu venkovní a vnitřní teploty 1 K. Součinitel prostupu tepla je hodnotou, která vyjadřuje celkovou výměnu tepla mezi prostory, které jsou od sebe oddělené konkrétní stavební konstrukcí. Je vhodné znát ji zejména u novostaveb a při rekonstrukci a zateplení obálky budovy.
Podle normy ČSN 73 0540-2 a vyhlášky č. 78/2013 Sb. musí být součinitel prostupu tepla zateplovaných konstrukcí v souladu s požadavky na energetickou náročnost. Základní pojmy a jednotky zahrnují: Součinitel prostupu tepla (U), Tepelný odpor (R), Odpor při prostupu tepla (RT), Rsi a Rse, tloušťku vrstvy materiálu (d) a součinitel tepelné vodivosti (λ).
R působí součiniteli jako součet jednotlivých vrstev v vícevrstvých konstrukcích. Při dosahování co nejvyšší hodnoty tepelného odporu R je cílem, aby tloušťka konstrukce byla co největší a hodnota λ byla při jednotlivých materiálech co nejnižší. Tepelný odpor z vnější strany je nižší, tedy Rse = 0,04 m2K/W. Tepelný odpor při přestupu tepla na vnitřní straně je dále rozdělen dle typu konstrukce, a tedy ovlivňuje RT spolu s Rsi a Rse.
Při výpočtu lze použít vzorec R = d/λ a pro jednotlivé vrstvy R se sčítají. Hodnoty Rsi a Rse bývají uvedeny v normě ČSN 73 0540-3. Hodnoty obou znaků „a“ jsou dány normou ČSN v závislosti na druhu ročního období a poloze stavební konstrukce. Příklad výpočtu tepelného odporu a součinitele prostupu tepla pro obvodovou stěnu ukazuje, že ve vícevrstvém díle se sčítají jednotlivé tepelné odpory, a že celkový RT určuje i tepelnou ztrátu při rozdílu teplot.
| Konstrukce | Tloušťka d [m] | Lambda [W/mK] | R [m2K/W] |
|---|---|---|---|
| Omítka vápenocementová | 0,020 | 0,990 | 0,020 |
| Cihla plná pálená | 0,450 | 0,800 | 0,563 |
| Tepelná izolace EPS70 | 0,120 | 0,036 | 3,333 |
| Omítka vápenocementová | 0,020 | 0,990 | 0,020 |
| CELKEM | 3,936 |
Svislá konstrukce směrem do exteriéru má Rsi = 0,130, Rse = 0,040, a celkové RT v tabulce činí 4,106. Tento postup ilustruje výpočet tepelných odporů pro vícevrstvou neprůsvitnou konstrukci a porovnání s normou ČSN 73 0540-2:2011.
V dalším textu se uvádí, že výpočet součinitele prostupu tepla lze provést programově a že existují různé varianty konstrukcí včetně obrácených střech, tepelných mostů a proměnlivé tloušťky izolace. Důraz je kladen na to, že pro dosažení požadovaných hodnot U je nutné projektovat konstrukce tak, aby splňovaly okolní normy a vyhlášky a aby jednotlivé vrstvy spolupracovaly v souladu s pravidly pro tepelně-technické navrhování.
Ukázkové tabulky a příklady z praxe ukazují, jak se vypočítá tepelný odpor a součinitel prostupu tepla u obvodové stěny, a jaké hodnoty se uvádí pro stávající a zateplené konstrukce. Závěr pak nastíní, jaké kroky jsou potřeba pro dosažení nižšího U a vyššího R, a jakou roli hraje tloušťka izolace i pořadí vrstev.
Požadavky na izolační kvalitu konstrukcí se v průběhu let zpřísňovaly. Stavíte, rekonstruujete a zateplujete stěny, podlahu, nebo střechu. Kolik izolace na zateplení použít? Tepelná izolace musí být použita v takové tloušťce, aby konstrukce řádně izolovala a udržela teplo uvnitř domova. Nadměrnou tloušťkou tepelné izolace lze docílit, že investice nebude tak výhodná vzhledem k době návratnosti. Tloušťka tepelné izolace se odvíjí od navržené skladby stávající konstrukce a musí vyhovět ČSN 73 0540-2.
Ukázkový výpočet pro zateplení obvodové stěny z cihel plných pálených tl. 450 mm, oboustranně omítnuté, demonstruje základní princip výpočtu a porovnání s požadavky vyhlášky 78/2013 Sb. Pro pasivní budovy se používají doporučené hodnoty a pro návrh konstrukcí se vyžaduje zohlednění technických, ekonomických a legislativních překážek.
Prakticky, pokud chcete vypočítat U a R pro rodinný dům, existují dvě cesty: svěřit výpočet odborníkům nebo použít některý z programů, které výpočet provede. Generalizovaně platí, že čím vyšší R a čím nižší U, tím lépe izolace domu snáší tepelné ztráty.