• ESTAV.cz
• Témata
• Stavíme
• Tepelné izolace
• Tepelný most: Základní fyzikální veličiny

Tepelným mostem rozumíme takové místo ve stavbě nebo stavební konstrukci, ve kterém dochází k rychlejšímu průniku tepla z vnitřního prostředí do prostředí venkovního ve srovnání s jinými místy uvažované stavby či konstrukce. Volbou termínu tepelný most dochází k určité analogii s konstrukcemi mostního stavitelství.

Každý člověk si pod pojmem most představí konstrukci určenou k překonávání překážek, která umožní rychlejší pohyb v čase z místa A do místa B. Obdobně tepelný most je takovou částí stavby či stavební konstrukce, kde dochází k rychlejší tepelné výměně mezi vnitřním prostorem stavby a venkovním prostředím oproti jejím ostatním částem.

V technickém vyjádření rozumíme pod pojmem tepelný most takové místo v konstrukci, které se při srovnání s konstrukcí identickou ale bez tepelných mostů odlišuje:

• změnou hustoty tepelného toku,
• změnou vnitřní povrchové teploty.

Tepelné mosty se mohou vyskytovat v konstrukcích různých technických oborů. Typicky se jedná o obor stavebnictví, ale i strojírenství, elektrotechniku atd. V souvislosti se zaměřením portálu ESTAV.cz se budeme zabývat výhradně tepelnými mosty, které se vyskytují u stavebních děl.

Teplo, které prochází plochou nějakého materiálu je dáno tzv. tepelným tokem. Tepelný tok je závislý na teplotním gradientu a součiniteli tepelné vodivosti materiálu, který tvoří vedení tepla překážku.

Teplotní gradient

Teplo má kromě jiného tu vlastnost, že se vždy pohybuje směrem od prostředí s vyšší teplotou k prostředí s teplotou nižší. Budeme-li pro zjednodušení uvažovat ustálený tok tepla, je vedení tepla závislé na rozdílu vnitřní a venkovní teploty a tloušťce materiálu, kterým prochází. Podělíme-li rozdíl vnitřní a venkovní teploty tloušťkou překážky o jednotkové ploše, pak dostáváme tzv. teplotní spád (teplotní gradient)

Tepelná vodivost

Tepelná vodivost je schopnost stejnorodého (izotropního) materiálu při dané střední teplotě vést teplo. Určuje množství tepelné energie, která projde materiálem o jednotkové délce při teplotním spádu 1° K. Míra schopnosti materiálu vést teplo se vyjadřuje pomocí součinitele tepelné vodivosti. Ten je závislý na různých faktorech, přičemž k hlavním patří vlhkost, objemová hmotnost a střední teplota materiálu.

Součinitel tepelné vodivosti se označuje symbolem λ [W.m^-1.K^-1)] a vyjadřuje základní tepelně technickou vlastnost – v našem případě stavebního materiálu. Jeho hodnota se zjišťuje měřením.

Tepelný tok, hustota tepelného toku

Tepelným tokem se obecně rozumí množství tepla, které proudí do nějakého systému nebo ven z něho. Pro náš účel jde o proudění tepla z interiéru přes stavební konstrukci do exteriéru. Může jít i o případy s tepelným tokem z exteriéru do interiéru.

Množství tepla Q [W.s], které projde kolmým průřezem konstrukce S [m²] za časový úsek τ [s] lze vyjádřit pomocí rovnice

V závislosti na teplotním gradientu a součiniteli tepelné vodivosti materiálu je tepelný tok procházející překážkou různě intenzívní. Říkáme, že v určitém místě konstrukce je určitá hustota tepelného toku. Hustota tepelného toku je množství tepla Q [W.s], které projde plochou S [m²] za časovou jednotku t [s] a lze jej vyjádřit rovnicí

Dosazením vztahu (2) do rovnice (3) dostáváme výstižné vyjádření přímé závislosti hustoty tepelného toku na teplotním gradientu a součiniteli tepelné vodivosti materiálu

Jak je vidět ze vztahu (4), hustota tepelného toku závisí na součiniteli tepelné vodivosti a teplotním gradientu. Tato souvislost je zásadní v oblasti výskytu tepelných mostů ve stavebních konstrukcích.

Z výše uvedeného lze učinit podstatný závěr, a sice, že míra vlivu tepelného mostu je přímo úměrná:

• tepelné vodivosti materiálu tvořícího tepelný most; vliv roste s narůstajícím rozdílem mezi tepelnou vodivostí materiálu v místě tepelného mostu ve srovnání s tepelnou vodivostí prostředí tvořeného stavebními částmi, které tepelný most obklopují;
• teplotnímu gradientu, tedy rozdílu vnitřní a venkovní teploty, které působí na konstrukci; čím větší je rozdíl těchto teplot, tím větší vliv bude mít tepelný most na tepelně technické vlastnosti hodnocené stavební konstrukce.

Součinitel prostupu tepla konstrukce, tepelný odpor

Tepelně technické vlastnosti materiálů charakterizují dvě veličiny, kterými jsou tepelný odpor a součinitel prostupu tepla. Do tepelně technických výpočtů se zavádí součinitel prostupu tepla jako veličina, kterou se hodnotí ustálený tepelný tok procházející celými konstrukcemi a jehož hodnota se porovnává s požadavky technické normy ⁽²⁾. Součinitel prostupu tepla je provázán s tepelným odporem. Pro účely tohoto článku postačí uvést pouze základní vztahy mezi součinitelem tepelné vodivosti, tepelným odporem a součinitelem prostupu tepla.

Pomocí hodnoty součinitele tepelné vodivosti a tloušťky materiálu, jímž tepelný tok prochází, se vypočte tepelný odpor zkoumané konstrukce podle vztahu

Proti tepelnému toku procházejícímu konstrukcí z interiéru do exteriéru působí kromě tepelného odporu této konstrukce ještě odpor proti přestupu tepla na vnitřní a vnější straně R_si a R_se [ m².K/W]. Výsledná rovnice pro výpočet součinitele prostupu tepla, což je výchozí tepelně technická charakteristika stavební konstrukce pro výpočetní operace v technické praxi, pak vypadá následovně:

Vypočtená hodnota se porovnává s hodnotami uvedenými v technické normě ČSN 73 0540-2 ⁽²⁾.

Seznam použitých zdrojů:
⁽¹⁾ Zákon č. 400 / 2000 Sb. o hospodaření energií
⁽²⁾ ČSN 73 0540-2, Tepelná ochrana budov - Část 2: Požadavky

Sdílet / hodnotit tento článek

Další kapitoly tématu „Tepelné mosty v budovách“

1. Tepelný most: Základní fyzikální veličiny
2. Co je tepelný most, kde a jak vzniká
3. Kde se vyskytují tepelné mosty na domě a na co dát pozor na snímku z termokamery
4. Proč se bránit výskytu tepelných mostů? Mohou způsobit i plísně. Jsou i další důvody

Související témata