Součinitel prostupu tepla

Prostup tepla je zvláštním případem vedení tepla. Dochází k němu na rozhraní dvou materiálů o různých teplotách. Jedná se o fyzikální veličinu, která určuje nejdůležitější vlastnost při výběru oken.

Stanovení se provádí dvěma způsoby, laboratorně nebo výpočtem. Zkoušky v laboratořích probíhají za podmínek určených normou a získávají se tak velice přesné hodnoty, které jsou chápány jako normové (nikdy nezaručíme stejné vlastnosti, a tak se upravují různými součiniteli).

Metoda výpočtu využívá vlastností materiálů, které byly naměřeny a používají se po mnoho let. Při výpočtech je nutné zahrnout veškeré aspekty, jež by mohly ovlivnit konečné chování materiálů.

Tahle metoda není nikterak složitá. Dokonce i my samotní si dokážeme součinitel spočítat, jak si ukážeme níže.

Základní vzorec: Uw = (Af x Uf + Ag x Ug + Ψg x Ug) / (Af + Ag)

Uf = součinitel prostupu tepla profilem – rám,křídlo
Ug = součinitel prostupu tepla sklem – prosklení
Uw = součinitel prostupu tepla oknem – okno jako celek
Ag = Plocha plastu
Af = Plocha skla Ψg (Psi) = lineární součinitel prostupu tepla – distanční rámeček – okrajová zóna skla

Vezmeme si typové plastové okno s dvojsklem o rozměru 1,5×2 m. Plastový rám je 80 mm silný a má hliníkový rámeček.

V technické příručce si zjistíme vlastnosti potřebné k výpočtu.

Pro naše okno jsem si vypočítali a zjistili hodnoty:
Uf = 1,6 W/m2K (požadovaná hodnota je 1,8 W/m2K)
Ug= 1,2 W/m2K (dvojsklo, plast)
Ag =2×2×0,08 + (1,5–2×0,08)x2×0,08 = 0,534 m2
Af = 2×1,5 – Ag = 2,466 m2 Ψg = 0,067 W/mK

Po dosazení získáme konečnou hodnotu našeho okna Uw = 1,298 W/m2K, takto navržené okno vyhoví. Požadovaná hodnota dle ČSN 73 0540–2 je 1,7 W/m2K a doporučená hodnota 1,2 W/m2K.

Výrobci nám nabízí širokou škálu okenních prvků, které prosperují vynikajícími vlastnostmi. Jejich nejběžnější součinitel prostupu tepla je 1,1 W/m2K (dvojsklo) a 0,8 W/m2K (trojsklo). V praxi se ovšem setkáváme se skutečností, že nabízené produkty mají mnohdy až o 20% horší vlastnosti.

Nejdůležitějším prvkem, ovlivňujícím koncový součinitel prostupu tepla, jsou skleněné výplně. Používají se dvojskla nebo trojskla. Vzduchová mezera mezi skly se vyplňuje vzácnými plyny (argon, krypton, xenon, fluorid sírový). Jedná se o plyny, a tak není možné zamezit úniku z konstrukce v průběhu užívání (snižuje schopnost zamezit prostupu tepla).

Rozhodující vliv má rámeček kolem zasklení, přes který uniká největší množství tepla. Zahrnuje se do výpočtu jako lineární součinitel prostupu tepla a výrazně zvyšuje hodnotu součinitele.