mini|300px|desno|Toplinska izolacija je vrlo važan dio pasivne sunčeve arhitekture. mini|300px|desno|Termografski snimak toplinskog zračenja prozora i zidova dviju građevina: pasivne kuće (desno) i obične kuće (lijevo). lang=hr|300px|desno|U pasivnim kućama su korištene razne metode i tehnologije toplinske izolacije. mini|300px|desno|Jedna od prvih pasivnih kuća, izgrađena je 1990. godine (Darmstadt, Njemačka). mini|300px|desno|Cvijet iznad plamenika je zaštićen s aerogelom. mini|300px|desno|Postavljanja poliuretanskih ploča na vanjske zidove zgrade. mini|300px|desno|Primjer modernih drvenih i plastičnih prozora. mini|300px|desno|Toplinsku izolaciju s donje strane potkrovlja najčešće zatvaramo gipsanim pločama. mini|300px|desno|Detalj toplinske zaštite poda ili plivajući pod. mini|300px|desno|Pluto se može upotrijebiti kao podna obloga. mini|300px|desno|Toplinski most je primjer gubitka topline.
Toplinska izolacija zgrada smanjuje toplinske gubitke zimi, pregrijavanje prostora ljeti, te štiti nosivu konstrukciju od vanjskih uvjeta i jakih temperaturnih naprezanja. Toplinski izolirana zgrada je ugodnija, produžuje joj se životni vijek i doprinosi zaštiti okoliša. Dobro poznavanje toplinskih svojstava građevinskih materijala jedan je od preduvjeta za projektiranje energetski efikasnih zgrada. Toplinski gubici kroz građevni element ovise o sastavu elementa, orijentaciji i koeficijentu toplinske vodljivosti λ. Što je koeficijent prolaska topline U manji, to je toplinska zaštita zgrade bolja. "Načela gradnje pasivne kuće", Poticanje energetske efikasnosti u Hrvatskoj, www.energetska-efikasnost.undp.hr, 2011.
Na toplinsku zaštitu utječu debljina sloja toplinske izolacije i koeficijent toplinske vodljivost materijala λ (W/mK). Ponuda toplinsko izolacijskih materijala na tržištu je raznolika, a možemo ih podijeliti na anorganske i organske materijale. Od anorganskih materijala najviše se koriste kamena i staklena vuna, dok je među organskim materijalima najpopularniji ekspandirani polistiren ili stiropor. Većina uobičajenih toplinsko izolacijskih materijala ima koeficijent toplinske vodljivost k = 0,030-0,045 W/mK, pa potrebna debljina za koeficijent prolaska topline U = 0,40 W/m2K iznosi 8–11 cm. Kod toplinske izolacije ne smijemo zanemariti ulogu materijala od kojih neki već imaju vrlo visoke toplinske karakterisitke kao što su porozirana termo opeka i probeton. Ti materijali zamjenjuju od 8–25 cm toplinske izolacije ovisno o debljini zida.
Ostali materijali s toplinsko izolacijskim svojstvima su i glina, perlit, vermikulit, kokos, pamuk, lan, drvena vuna, celuloza, pluto, balirana slama i drugo. Sve veća potražnja za toplinsko izolacijskim materijalima u sve većim debljinama dovela je do razvoja novih tehnologija, pa se tako danas u svijetu mogu naći i prozirna i vakuumska toplinska izolacija. Prozirna izolacija omogućava prijem Sunčeve energije i prijenos u zgradu, a istovremeno sprječava kao i obična toplinska izolacija gubitke topline iz zgrade. Vakuumska izolacija radi se u modularnim panelima, a zbog izuzetnih izolacijskih svojstava potrebne su znatno manje debljine od konvencionalne toplinske izolacije za ista toplinska svojstva. Ova je izolacija još uvijek vrlo skupa i primjenjuje se najviše kod sanacija objekata gdje nije moguće ugraditi veće debljine izolacije zbog npr. spomeničke vrijednosti objekta.
Obična, niskoenergetska i pasivna kuća Gradnja kuće za svakog je pojedinca velik izazov, ali i velika investicija. Prije samog početka gradnje kuće treba odlučiti o puno stvari: koliko velika će biti kuća, koliko i kakvih će imati prostorija, od kakvih će materijala biti izgrađena, kakvi će biti prozori, kakav krov, kakvo grijanje, hlađenje, izolacija i fasada, a u posljednje vrijeme i kakvog će kuća biti energetskog standarda – obična, niskoenergetska ili pasivna. "Obična, niskoenergetska i pasivna kuća", Marko Grđan, dipl.ing.stroj., Energo Consult, www.energo-consult.hr, 2011.
Nazivi niskoenergetska kuća i pasivna kuća ne označavaju direktno način same gradnje kuće, već prvenstveno označavaju potrošnju energije za grijanje. Ovakve se kuće danas grade kako bi se uštedjelo na energiji za grijanje i hlađenje, te preko toga i smanjilo zagađenje okoliša tj. smanjilo ispuštanje ugljikovog dioksida u prirodni okoliš. Osim uštede i očuvanja okoliša takvim se načinom gradnje ujedno i povećava ugodnost življenja. "Toplinska izolacija zgrada", www.casopis-gradjevinar.hr, 2011.
Treba naglasiti da se do naziva niskoenergetska ili pasivna kuća ne može doći samo podebljanjem izolacije i zamjenom stolarije. Kod takvih se kuća mora posvetiti puno pažnje prvom koraku - projektiranju – koje kod takvih kuća obavezno mora biti multidisciplinarno, što znači sudjelovanje stručnjaka iz više polja, od arhitekta, strojara, električara do građevinara. "Energetska učinkovitost u zgradarstvu", HEP Toplinarstvo d.o.o., www.eihp.hr, 2011.
“Obična” kuća Danas bi se u Hrvatskoj trebale graditi kuće s prosječno 80 do 100 kWh/m2god. potrebe energije za grijanje. Prema jednostavnom izračunu proizlazi da će takva kuća na grijanje trošiti otprilike 9 lit/m2god. lož ulja, 9 m3/m2god. prirodnog plina ili 18 kg/m2god. drvenih peleta.
Niskoenergetska kuća
Niskoenergetska kuća je kuća koja troši maksimalno 30 kWh/m2god. energije za grijanje. Takve se kuće zovu i trolitarske kuće. Prema jednostavnom izračunu proizlazi da će takva kuća na grijanje trošiti otprilike 3 lit/m2god. lož ulja, 3 m3/m2god. prirodnog plina ili 6 kg/m2god. drvenih peleta. Smanjenje toplinskih gubitaka niskoenergetske kuće ostvaruje se na sljedeće načine: orijentacija kuće na jug odvajanje toplinskih zona kuće (dnevna soba prema jugu, ostave na sjever) kompaktna gradnja vrlo dobra toplinska izolacija cijelog oplošja kuće prozori s 3-slojnim staklom niskotemperaturni sustav grijanja kontrolirana ventilacija prostorija s rekuperacijom Kako bi povećali dobitke energije preporuča se: aktivno korištenje sunčeve energije pomoću sunčevih toplovodnih kolektora (topla voda) i fotonaponskih kolektora (električna struja) i pasivno korištenje sunčeve energije preko velikih staklenih ploha okrenutih na jug. "Toplinska zaštita zgrada", Tečaj za energetske savjetnike, www.pvc-stolarija.hr, 2011.
Pasivna kuća
Pasivna kuća je kuća koja troši maksimalno 15 kWh/m2god. energije za grijanje. Takve se kuće zovu i jednolitarske kuće. Prema jednostavnom izračunu proizlazi da bi takva kuća na grijanje trošila otprilike 1,5 lit/m2god. lož ulja, 1,5 m3/m2god. prirodnog plina ili 3 kg/m2god. drvenih peleta. Ovdje je bitno za naglasiti da pasivne kuće nemaju više potrebe za konvencionalnim sustavom grijanja, nego potrebu za toplinom namiruju preko složenog sustava ventilacije s rekuperacijom i dizalicom topline. Osnovne razlike između niskoenergetske i pasivne kuće su: "Koncept i idejni projekt energetski samostojeće ekološke kuće kao elementa autonomnog solarnog sela za seoski turizam na otocima", Energetski institut Hrvoje Požar, www.eihp.hr, 2003. vrlo debela toplinska izolacija oplošja kuće kontrolirana ventilacija s rekuperacijom i mogućnošću dogrijavanja prozori s 3-slojnim staklom punjenim plinom nepostojanje konvencionalnog sustava grijanja zbog vrlo niskih toplinskih gubitaka
Sustavi toplinske izolacije zgrada Približno 85% zgrada u Hrvatskoj ne zadovoljava važeće propise o toplinskoj izolaciji. Potrošnja energije za grijanje i hlađenje može se bitno smanjiti punom toplinskom izolacijom obodnih građevinskih dijelova zgrada (zidova, podova, krovova), i to na starim trošnim kućama i do 6 puta. Cilj sveobuhvatne uštede energije, a time i zaštite okoliša je stvoriti preduvjete za sustavnu sanaciju i rekonstrukciju postojećih zgrada, te povećati obaveznu toplinsku zaštitu novih zgrada. Prosječne stare kuće godišnje troše 200-300 kWh/m2 energije za grijanje, standardno izolirane kuće ispod 100, suvremene niskoenergetske kuće oko 40, a pasivne 15 kWh/m2 i manje. Energijom koja se danas potroši u prosječnoj kući u Hrvatskoj, možemo zagrijati 3 – 4 niskoenergetske kuće ili 8-10 pasivnih kuća. "Svrha i vrste toplinske izolacije", Poticanje energetske efikasnosti u Hrvatskoj, www.energetska-efikasnost.undp.hr, 2011.
Toplinska izolacija vanjskog zida Toplinsku izolaciju vanjskog zida, u pravilu, treba izvoditi dodavanjem novog toplinsko-izolacijskog sloja s vanjske strane zida, a iznimno s unutarnje strane zida. Izvedba toplinske izolacije s unutarnje strane zida nepovoljna je s građevinsko-fizikalnog stajališta, a često je i skuplja zbog potrebe dodatnog rješavanja problema difuzije vodene pare, strožih zahtjeva u pogledu sigurnosti protiv požara, gubitka korisnog prostora i dr. Postava toplinske izolacije s unutarnje strane zida je fizikalno lošija, jer iako postižemo poboljšanje izolacijske vrijednosti zida, značajno mijenjamo toplinski tok u zidu i osnovni nosivi zid postaje hladniji. Zbog toga posebnu pažnju treba posvetiti izvedbi parne brane kako bi se izbjeglo nastajanje kondenzata i pojava plijesni.
Također, toplinski treba izolirati i dio pregrada koje se spajaju s vanjskim zidom. Sanacija postojećeg vanjskog zida izvedbom izolacije s unutarnje strane izvodi se iznimno kod zgrada pod zaštitom, kada se žele izbjeći promjene na vanjskom pročelju zgrade zbog njezine povijesne vrijednosti.
Kod izvedbe toplinsko-izolacijskog sloja s vanjske strane zida moguća su dva rješenja završnog sloja koji štiti toplinsko-izolacijski sloj i ostatak zida od vanjskih atmosferskih utjecaja. Prvo rješenje karakterizira izvedba vanjskog zaštitnog sloja punoplošnim lijepljenjem na toplinsko-izolacijski sloj (tzv. kompaktna fasada). Kod drugog rješenja zaštitni je sloj u obliku pojedinačnih elemenata učvršćenih na odgovarajuću podkonstrukciju na način da između zaštitne obloge i sloja toplinske izolacije ostane sloj zraka koji se ventilira prema van (tzv. ventilirana fasada).
Industrija građevinskih materijala nudi mnogo varijanti cjelovitih sustava ovih dvaju načina toplinske izolacije zidova, pri čemu za oba rješenja debljina toplinskoizolacijskog sloja ne bi trebala biti manja od 10 do 12 cm, čime bi se vrijednost koeficijenta prolaska topline U zida smanjila na od oko 0,25 do 0,35 W/m2K. To se može postići i bez ugradnje toplinske zaštite odabirom kvalitetnijih materijala za građenje kao što su porozirana opeka i porobeton, a s tim da debljina zida ostaje ista (klasična opeka +izolacija.
Primjer 1: Ako usporedimo dvije kuće iste površine, jedna građena od šuplje opeke bez ikakve izolacije, a druga od brušene porozirane opeke 38 cm, razlika u troškovima (ušteda) za grijanje može biti i do 7 puta! U slučaju neizoliranog zida od šuplje opeke debljine 29 cm, U = 1,67 W/m2K, toplinski gubici iznose okvirno 134 kWh/m2 zida. U slučaju zida od Porotherm opeke 38 cm bez izolacije uz upotrebu toplinske žbuke 4 cm, U = 0,26 W/m2K, toplinski gubici iznose okvirno 25 kWh/m2 zida.
Primjer 2: Ako usporedimo dvije kuće iste površine, jedna građena od pune opeke bez ikakve izolacije, a druga od šuplje cigle 25 cm i s toplinskom izolacijom od 10 cm, razlika u troškovima za grijanje može biti i do 6 puta! U slučaju neizoliranog zida od šuplje opeke debljine 19 cm, U = 1,67 W/m2K, toplinski gubici iznose okvirno 134 kWh/m2 zida. U slučaju izolacije zida od opeke 25 cm s 10 cm kamene vune, U = 0,32 W/m2K, toplinski gubici iznose okvirno 26 kWh/m2 zida. Ono na što moramo posebno obratiti pozornost jest debljina nosivih zidova, koja ne smije biti manja od 24 cm prema "Tehničkom propisu za zidane konstrukcije" zbog trusno područja.