Tepelně technické požadavky

8.6.2

Tepelně technické požadavky

Předsazené konstrukce jsou většinou ovlivňovány různým teplotním a vlhkostním prostředím a tedy i zatížením (styk mezi exteriérem a interiérem).

Konstrukčním úkolem bývá přerušit nebo omezit tepelný most a zabránit tak kondenzaci na vnitřním povrchu konstrukce.

Problém tepelných mostů tak souvisí nejenom s aspektem energetickým (únik tepla) a estetickým (vlhkostní mapy), ale i s požadavkem zajištění hygienické nezávadnosti a v konečném důsledku i statické spolehlivosti.

 NahoruTepelně technické vlivy

Tepelně technické vlivy a změny je možno rozdělit následovně:

• vlivy prostupů tepla konstrukcí ;

Konstrukce předsazené do vnějšího prostoru jsou vystaveny přímému působení změn vnější teploty. Aby se omezily případné vady předsazené konstrukce objektu (např. tepelný most), je třeba navrhnout vhodný způsob jejich návaznosti a připevnění (např. oddělením zavěšené nebo podepřené konstrukce s použitím ISO nosníků – speciálních prvků pro přerušení tepelného mostu);

• dilatační a objemové změny vlivem rozdílů teplot

  • klimatu;

  • vnějšího a vnitřního prostředí vytápěného otopnou soustavou nebo technologickými procesy při výrobě;

Dilatační a objemové změny musí být řešeny v případě předsazené konstrukce vystupující před líc nosné stěny do exteriéru objektu. Konstrukce jsou vystaveny cyklickým změnám teplot v čase . Měnící se teplota i vlhkost způsobuje objemové změny konstrukčních prvků. Z uvedených důvodů je třeba rozdělit konstrukci na dilatační úseky, případně ji opatřit tepelnou izolací zmenšující dilatační pohyby;

• vlhkostní vlivy;

Ve styku obvodového pláště a předsazené konstrukce musí být eliminován tepelný most, což je podstatný předpoklad pro to, aby nedocházelo ke kondenzaci vodní páry na vnitřním povrchu konstrukce. Kondenzace je příčinou vlhnutí materiálu konstrukcí s nebezpečím následné koroze nebo mikrobiální koroze (vznik plísní, hub, živočišných škůdců apod.).

 NahoruTepelný most

Tepelný most:

• jako tepelný most se označují (většinou maloplošné) části konstrukčních prvků, které mají horší tepelně izolační vlastnosti než jejich okolí ;

• je část obvodové konstrukce budovy, kde je tepelný odpor významně změněn:

  • materiálem s odlišnou tepelnou vodivostí pronikajícím plně nebo částečně obalovou konstrukcí (součinitel tepelné vodivosti λ [W . m ^-1. K^-1] je výrazně vyšší),

  • změnou tlouštky vrstvy d[m] v obvodové konstrukci,

  • mezi vnitřními a vnějšími plochami, jako jsou místa styků a spojů např. obvodového pláště s výplní otvorů (oken a dveří) a kouty místností;

 NahoruTepelný odpor při prostupu tepla

R_T = R_si + R + R_se [ m². K . W^-1]

kde: R je tepelný odpor konstrukce,

R_T je odpor konstrukce při prostupu tepla,

R_si je odpor při prostupu tepla na vnitřní straně konstrukce,

R_se je odpor při prostupu tepla na vnější straně konstrukce.

V současné normě ČSN 730540 (2007) se užívá veličina součinitel prostupu tepla konstrukcí U, pro který platí vztah:

 NahoruSoučinitel prostupu tepla

U = 1/R_T [m². K . W^-1]

Z fyzikálního hlediska je důležitá skutečnost, že v oblasti tepelných mostů se mohou vyskytovat i příčně probíhající tepelné toky. Protože se tyto vlastnosti projevují i u konstrukčních prvků s plochami s různými hodnotami U nacházejícími se vedle sebe, je zřejmé, že mezi vlastními tepelnými mosty a nehomogenními konstrukčními prvky je plynulý přechod.

Pozoruje se tedy změna:

• hustoty tepelného toku ;

• vnitřní povrchové teploty.

Často se rozlišují:

• geometrické tepelné mosty ( např. vnější kouty a styk obvodových stěn a stropů) ;

• materiálové (fyzikální) tepelné mosty, u nichž se v konstrukčních prvcích vyskytují materiály s velkou tepelnou vodivostí.

 NahoruTeplotní součinitel

Tepelné mosty se neprojevují negativně jen zvýšeným únikem tepla, ale většinou i nízkými teplotami na vnitřním povrchu v blízkosti tepelných mostů. Ty se uvádějí prostřednictvím bezrozměrného teplotního součinitele f_Rsi, pomocí něhož lze vypočítat povrchové teploty na vnitřní straně konstrukce při jakýchkoliv teplotách okolí;

f_Rsi = (θ_si - θ_e) / (θ_i - θ_e) [ – ]

kde: θ_si je teplota vnitřního povrchu [°C]

θ_i je teplota interiéru [°C]

θ_e je teplota exteriéru [°C].

Důležitou teplotu na vnitřním povrchu potom lze vypočítat z teplotního součinitele:

θ_si = f_Rsi (θ_i - θ_e) + θ_e [°C]

Nejčastější výskyt tepelných mostů:

Jako místa výskytu tepelných mostů lze u předsazených konstrukcí určit tato:

• ochlazovaný kout místnosti ;

• styk předsazené konstrukce (spojené s věncem nebo překladem) s obvodovým pláštěm;

• styk předsazené konstrukce s obvodovým pláštěm a se stropem.

Obr. č. 1: Příklady tepelných mostů:
a) vodorovný řez lodžií;
b) svislý řez předsazenou konstrukcí ve spojení s věncem nebo překladem;
c) svislý řez předsazenou konstrukcí ve spojení se stropem.

 NahoruTeplotní pole

Teplotní pole:

Teplotním polem se rozumí prostor, v jehož každém místě je definována zcela určitá termodynamická teplota, za stacionárních podmínek konstantní, za nestacionárních časově proměnná.

Ukázky teplotního pole v jednom z typických míst vzniku tepelného mostu, jakým bezesporu jsou kouty místností nebo předsazené konstrukce (např. lodžie), kde se obvodový plášť stýká s ochlazovanou vodorovnou konstrukcí. Příklady, které jsou dále uvedeny, ukazují zvýšené tepelné ztráty a pokles vnitřní povrchové teploty v místech zvýšeného tepelného toku. Na následujících obrázcích jsou znázorněny příklady teplotního pole ochlazovaných koutů místností.

Kout stěn bez zateplení:

Při venkovní teplotě -15°C dosahuje teplota na vnitřním povrchu pláště v koutu pouze 5°C.

Místa s nízkou teplotou povrchových konstrukcí jsou často velmi vlhká, což neprospívá materiálu konstrukce, ocelovým prvkům v konstrukci (koroze) a zapříčiňuje mikrobiální korozi (vznik plísní, hub, živočišných škůdců apod.).

Obr. č. 2: Termovizní model – kout stěn bez zateplení

Kout stěn se zateplením:

Při venkovní teplotě -15°C dosahuje teplota na vnitřním povrchu pláště po zateplení v koutu pouze 11°C.

Účinek vnějšího zateplení spočívá z hlediska tepelných mostů hlavně v tom, že se zvýší vnitřní povrchová teplota v konstrukci, a tím se omezí rizika vzniku poruch a v konstrukci nedochází ke korozi.

Obr. č. 3: Termovizní model – kout stěn se zateplením

 NahoruPožadavky dle ČSN

Požadavky dle ČSN:

Podle ČSN 73 0540: část 2. – Tepelná ochrana budov a ČSN EN ISO 10211: Tepelné mosty ve stavebních konstrukcích – Tepelné toky a povrchová teplota a typu předsazené konstrukce je nutno zajistit splnění následujících požadavků:

• správný tepelně technický návrh je obvykle zárukou celistvého tepelně izolačního obalu s minimem kritických míst. Požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla U_N je pro stěnu venkovní těžkou 0,38 W/m^-2.K^-1 a doporučená 0,25 W/m^-2.K^-1;

• u všech typů konstrukcí a jejich vazeb se dává přednost takovému konstrukčnímu řešení, které při skutečném provedení (v reálných technologických podmínkách) nejméně narušuje celistvost tepelně izolační vrstvy a vede k co nejmenší degradaci jejich tepelně izolačních vlastností, jako je např. nahrazení konzoly stropní desky jinou podporou předsazené konstrukce;

• při podrobnějším řešení celkové koncepce budovy je třeba důsledně zohledňovat potřebu nízké energetické náročnosti. Tu ovlivní u převislých a předsazených…