Optimální tloušťka tepelné izolace z EPS z hlediska celkové spotřeby energie

Často kladenou otázkou je, jak silná má být tepelná izolace, aby byla optimální. Přepočty lze provádět různě. Na problém se lze dívat dvěma pohledy. První je ekonomický, tedy „co se vyplatí“. Druhý pohled je z dlouhodobého hlediska přesnější a vychází z toho, že je nutné mít co nejnižší množství energie potřebné na výrobu tepelné izolace a současně na provoz budovy po dobu životnosti.

Developery bude zajímat především ekonomický pohled – nejlepší je ta tloušťka, která bude nejlevnější při výstavbě a zároveň s ní potencionální zákazník bude spokojen a bude ochoten ji zaplatit. Pro obyvatele zateplovaných domů to dříve bylo 50 mm, později 60 mm, dnes se tloušťky tepelných izolantů pohybují obvykle okolo 160 mm. 

Ekonomický pohled, tedy „co se vyplatí“, je však odvislý od ceny tepla, která velmi kolísá a paradoxně u centrálního zásobování teplem často roste spolu s úsporami energie, neboť fixní náklady jsou stále stejné, pouze se musí rozdělit na méně vyrobeného tepla.

Tabulka 1: Optimální tloušťky tepelné izolace z hlediska co nejnižšího množství energie potřebné na výrobu tepelné izolace a současně na provoz budovy

Tabulka 2: Energetická návratnost tepelné izolace

Druhý pohled, hodnotící množství spotřebované energie, je z dlouhodobého hlediska přesnější a vychází z toho, že je nutné mít co nejnižší množství energie potřebné na výrobu tepelné izolace a současně na provoz budovy po dobu životnosti. Výsledky z tohoto pohledu jsou uvedeny v tabulce 1 (zaokrouhleno na 10 mm). Tyto výpočty používají jako výchozí hodnoty potřebu tepla na vytápění a spotřebu energie na výrobu tepelného izolantu.

Výpočet potřeby tepla na vytápění vychází z ustáleného teplotního stavu a obvyklých klimatických podmínek. Konkrétně byla uvažována klimatická data dle TNI 73 0331 a výpočtový postup byl zvolen dle ČSN EN ISO 13 790. Výpočty byly provedeny ve dvou alternativách. První je bez uvažování tepelných zisků, ve druhém jsou tepelné zisky zahrnuty, přičemž ve výpočtu bylo uvažováno s tím, že tepelné zisky sníží potřebu tepla na vytápění o 30 %. Takto získané výsledky potřeby tepla na vytápění se příliš neliší od dříve používaného denostupňového výpočtu. Při výpočtech byla uvažovaná životnost zateplení 30 let. 

Energii potřebnou na výrobu tepelné izolace a vytápění budovy pro různé tloušťky tepelného izolantu lze znázornit i graficky. V grafu 1 je uvedena potřeba energie pro zdivo z cihel plných se zateplením z pěnového polystyrenu EPS 70F při životnosti tepelné izolace 30 let.

Z grafu je patrné, že součtová křivka potřeby energie je v rozmezí tlouštěk tepelné izolace 280 až 1190 mm velmi plochá. V tomto rozmezí leží pro tuto konstrukci optimální tloušťka tepelné izolace.

Lze uvažovat samozřejmě libovolnou dobu životnosti. Pro tepelnou izolaci zabudovanou v konstrukci platí, že její životnost je téměř ne-omezená. Lze tedy uvažovat i dvojnásobnou dobu životnosti, např. 60 let. Pro tuto životnost je vyjádřena potřeba energie pro zdivo z plných cihel se zateplením z pěnového polystyrenu EPS 70F v grafu 2. Křivka je ještě plošší a lze uvažovat o optimální tloušťce tepelné izolace v rozmezí cca 360 až 1600 mm. (Nejnižší bod je u tloušťky tepelné izolace 740 mm.)

Lze také hovořit o energetické návratnosti, tedy za jak dlouho se energie vydaná na výrobu tepelného izolantu vrátí úsporou energie na vytápění. Toto je uvedeno pro několik modelových případů v tabulce 2. Výchozí potřeby tepla na vytápění pro různé kombinace zdí jsou uvedeny v tabulce 3. Pro výpočty byly uvažovány vlastnosti pěnového polystyrenu uvedené v tabulce 4. Tyto hodnoty byly převzaty z firemního katalogu firmy ISOVER.

Tabulka 3: Potřeba tepla na vytápění pro 1 m² stěny

Tabulka 4: Uvažované vlastnosti pěnového polystyrenu

Tabulka 5: Tloušťka tepelné izolace EPS 70F, při níž nastane rovnovážný stav mezi množstvím energie potřebné na její výrobu a úsporou tepla na vytápění

Tabulka 6: Tloušťka tepelné izolace z šedého EPS F, při níž nastane rovnovážný stav mezi množstvím energie potřebné na její výrobu a úsporou tepla na vytápění

V některých publikacích se uvažuje i s porovnáváním úspory potřeby energie na vytápění s energií potřebnou na výrobu tepelné izolace. Pokud bychom postupovali tímto způsobem, dostaneme násobně vyšší tloušťky tepelné izolace. Jinak řečeno: jakákoliv tloušťka tepelné izolace nižší, než je výše těchto limitních hodnot znamená, že tepelná izolace ušetří více energie, než kolik je potřeba na její výrobu. Toto je uvedené v tabulkách 5 a 6.

Z těchto výpočtů tedy vyplývá, že masivní zateplení pasivních domů používané v současné praxi je z hlediska množství energie spotřebované na výrobu tepelné izolace a provoz domu smysluplné, často je z tohoto pohledu vhodné tepelné izolace provádět ještě silnější.

ROMAN ŠUBRT
foto archiv firmy Saint-Gobain Construction Products CZ, Divize Isover

Ing. Roman Šubrt (*1961)
v roce 1985 absolvoval Stavební fakultu ČVUT v Praze. Je energetickým auditorem, soudním znalcem v oborech stavebnictví a energetika budov, zabývá se tepelně-technickými vlastnostmi budov. Jako první se v ČR zabýval vzduchotěsností budov. Od r. 1998 měří termovizí a zpracovává energetické průkazy budov. Je autorem několika odborných publikací na téma tepelné mosty. Zabývá se popularizací a propagací úspor energií a pasivního stavění.