Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební
Stavební tepelná technika 1 Část B Prof.Ing.Jan Tywoniak,CSc. Praha 2011
Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti 04/11/2011
voda - budova
srážková voda spodní voda zabudovaná vlhkost... ... kondenzát (a námraza) na povrchu konstrukcí riziko plísní, koroze apod. vodní pára nebo kondenzát uvnitř konstrukcí
STT1 Tywoniak 2011 2
1
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
šíření vlhkosti difuze proudění
analogie ke sdílení tepla
1
2 STT1 Tywoniak 2011 3
Šíření vlhkosti je velmi komplexní děj a znalost mechanismů šíření vlhkosti, vlastností materiálů, počátečních a okrajových podmínek je často nedostatečná, neodpovídající a dosud ve vývoji. Proto tato norma předkládá jednoduché výpočtové metody, založené na zkušenosti a obecně uznávaných znalostech. (úvodní text z ČSN EN ISO 13788)
STT1 Tywoniak 2011 4
2
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
voda (opakování)
molekula vody – 0,28 nm – ρ 1000 kg/m3 – c 4200 J/kg
vztah materiálu a vody – hydrofobní – hydrofilní
STT1 Tywoniak 2011 5
makropóry
mikropóry STT1 Tywoniak 2011 6
3
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
STT1 Tywoniak 2011 7
kapilára - příklad délka 16mm průměr 0,01 mm molekula 0,28 . 10-9m střední volná dráha 40.10-9 m
• 16 km • 10 m • 0,28 mm • 40 mm
x 1.106 odpovídá 16 km tunelu STT1 Tywoniak 2011 8
4
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
vodní pára
součást směsi „vzduch“ (kyslík, dusík, CO2, vzácné plyny, vodní pára) atmosférický tlak - celkový tlak směsi Daltonův zákon částečný (parciální) tlak složky částečný tlak vodní páry
p
= psuchý vzduch + pvodní pára STT1 Tywoniak 2011 9
difuze vodní páry gd
= - δ . grad pd
difuzní vodivost součinitel difuze součinitel difuzní vodivosti
STT1 Tywoniak 2011 10
5
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
vodní pára
částečný tlak vodní páry – skutečný – nasycený (max.možný)
absolutní vlhkost [g/m3, g/g ]
relativní vlhkost [%]
STT1 Tywoniak 2011 11
70
35
70
18
STT1 Tywoniak 2011 12
6
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
analogie s vedením tepla ... pro vodní páru při změnách skupenství (kondenzace) již neodpovídá STT1 Tywoniak 2011 13
difuzní vlastnosti
δ = f(u,θ θ) pouze experimentální určení pro praktické vyjádření: faktor difuzního odporu µ [1] µ = δvzduch / δ mat.
µvzduch = 1
STT1 Tywoniak 2011 14
7
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
typické hodnoty µ
vzduch minerální izolace polystyren EPS polystyren XPS porobeton železobeton asfaltové pásy plastové hydroizolace plast.parozábrany
1 1-2 20 - 40 80 - 150 5 - 10 70 - 150 50.000 20.000 100.000 ..>>
STT1 Tywoniak 2011 15
Difuzní vlastnosti
Nízká kvalita dat u „těsných“ materiálů Velký rozptyl hodnot: v rozsahu 1 a více řádů! Rozhodují spoje, netěsnosti Údaje do výpočtu – na straně bezpečnosti (???) případně více kombinací
STT1 Tywoniak 2011 16
8
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
velmi odlišné struktury hmot – odlišná difuze STT1 Tywoniak 2011 17
difuzní vlastnosti
sd ekvivalentní difuzní tloušťka
sd
=µ.d
[m]
praktické vyjádření rozhodující pro tenké vrstvy (nátěry, folie) mPVC folie 20 000 1,5 mm 30 m asfalt.pas 2 x, 50 000 8 mm 200 m
STT1 Tywoniak 2011 18
9
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
Kvantifikace transportu vlhkosti
okrajové podmínky proměnlivé během roku A. ověření přítomnosti kondenzace (za nejnižších venkovních teplot) B. podle potřeby: roční bilance model podle ČSN 73 0540 (četnost teplotní řady) model podle ČSN EN ISO 13788 (měsíční úseky) Předpoklady: množství jsou relativně malá, jediným (nebo převládajícím) mechanismem je difuze vodních par, latentní teplo a hygroskopicitu materiálů lze zanedbat tzv.metoda podle Glasera (Glaserovy metody) cca.1958: kondenzace ve stěnách chladíren, problémy dřevostaveb STT1 Tywoniak 2011 19
zahraniční předpisy, kdy se nehodnotí kondenzace výpočtem
STT1 Tywoniak 2011 20
10
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
STT1 Tywoniak 2011 21
Vlhkostní třídy Podle produkce vlhkosti: osoby + činnost/technologie Osoby: 40 g/h/os. Domácí činnosti: ~ 100 g/h známá relat.vlhkost ... klimatizace Standardizované vnitřní podmínky: 21°C, 50 %
STT1 Tywoniak 2011 22
11
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
okrajové podmínky vnitřní • • • •
5 vlhkostních tříd 1 sklady 2 kanceláře, obchody 3 obytné budovy (malé obsazení) • 4 obytné budovy(velké obsazení), kuchyně, jídelny • 5 prádelny, bazény
STT1 Tywoniak 2011 23
pd
pd ”
[Pa]
oblast kondenzace
A B Σµ.d Σµ [m] rdA
rdB
STT1 Tywoniak 2011 24
12
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
pd
pd
”
oblast kondenzace (plošná)
[Pa]
A= B rdA
pd [Pa]
rdB
Σµ.d Σµ [m] STT1 Tywoniak 2011 25
pd ”
bez kondenzace
S Σµ.d Σµmd[m]
13
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
14
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
požadavky Zkondenzovaná voda ohrozí funkci Podstatné zkrácení životnosti Plísně Objemové změny Výrazné zvýšení hmotnosti Degradace materiálu pak Žádná kondenzace není přípustná
STT1 Tywoniak 2011 30
15
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
požadavky Zkondenzovaná voda neohrozí funkci
Omezení ročního množství a současně Roční bilance kondenzace a vypařování: roční množství zkondenzované vodní páry musí být nižší než roční množství vypařitelné vodní páry
STT1 Tywoniak 2011 31
Zkondenzované množství v.p. citlivější na vlhkost jednoplášťová střecha, konstrukce s méně propustnými vnějšími obklady, tepelně-izolačními systémy, izol.systémem, konstrukce s dřev.prvky,…)
max. 0,1 kg/m2a nebo 3 % plošné hmotnosti materiálu, ve kterém dochází ke kondenzaci vodní páry, je-li jeho objemová hmotnost vyšší než 100 kg/m3; nebo 6 % pro materiál s objemovou hmotností ρ ≤ 100 kg/m3 STT1 Tywoniak 2011 32
16
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
Zkondenzované množství ostatní konstrukce
max. 0,5 kg/(m2a) Nebo 5 % plošné hmotnosti materiálu, ve kterém dochází ke kondenzaci vodní páry, je-li jeho objemová hmotnost vyšší než 100 kg/m3 nebo 10 % pro materiál s objemovou hmotností ρ ≤ 100 kg/m3
STT1 Tywoniak 2011 33
Model podle ČSN EN ISO 13788
Kondenzace pouze na rozhraních materiálů k. na větším počtu rozhraní možná v roční bilanci: počátek od určitého měsíce obvykle říjen – počátek studené části roku lze i podle skutečnosti (dokončení stavby) více ročních cyklů Možnost zahrnutí zabudované vlhkosti Možnost jednoduchého výpočtu s redistribucí (kapilární transport vlhkosti)
STT1 Tywoniak 2011 34
17
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
Model podle ČSN EN ISO 13788
STT1 Tywoniak 2011 35
model podle EN ISO 13788
STT1 Tywoniak 2011 36
18
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
Nehomogenní konstrukce
STT1 Tywoniak 2011 37
STT1 Tywoniak 2011 38
19
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
spárová difuze
STT1 Tywoniak 2011 39
nehomogenní konstrukce
Neřeší lokální hodnoty --- byl by nutný vícerozměrný model STT1 Tywoniak 2011 40
20
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
STT1 Tywoniak 2011 41
zajištění těsnosti (vlhko a vzduch) v detailech STT1 Tywoniak 2011 42
21
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
Parotěsné vrstvy a výrobky (parozábrany) folie PE, mPVC, polyamidy,... Hydroizolační pásy (např. s kovovou vložkou),... plechy, sklo, keramické obklady nátěry !problém spojů a napojení na okolní konstrukce! tzv. difuzní folie – odlišné funkce a materiál !!!
STT1 Tywoniak 2011 43
K navrhování pokud systém s parozábranou, pak musí být funkční celistvost vrstvy dlouhodobá funkčnost ochrana proti mechanickému poškození koordinace stavebních činností (elektro instalace !) foliová parozábrana: překrytí vrstev nestačí, přelepování speciálními páskami – proti pevné podložce, pokud možno Výběr materiálu: pečlivě podle konkrétní aplikace (technické listy kvalifikovaného výrobce) systémy s instalační dutinou zvláště pečlivě u nízkoenergetických budov! STT1 Tywoniak 2011 44
22
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
K navrhování pokud jako parotěsná vrstva desky OSB: - pečlivý návrh: spoje na polodrážku přelepení páskami přizpůsobit celé souvrství – odvětrávaný plášť
STT1 Tywoniak 2011 45
Povrchová kondenzace ! Přítomnost kondenzace vodní páry na povrchu konstrukce neovlivňují difuzní vlastnosti souvrství - ale povrchová teplota! Požadavek vyloučení rizika kondenzace a tvorby plísní (hygienické kritérium): stanovení nejnižší povrchové teploty vyjádřené ve formě teplotního faktoru vnitřního povrchu ČSN 73 0540-2
STT1 Tywoniak 2011 46
23
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
Nejnižší teplota vnitřního povrchu
požadavky odlišně pro neprůsvitné (přísnější) a pro výplně otvorů vyloučení vzniku plísní: do relat.vlhkosti 80% při povrchu vyloučení kondenzace: do relat.vlhkosti 100% při povrchu Pro běžné situace: relativní vlhkost vzduchu v místnosti nejvýše 60% pak musí být splněno: STT1 Tywoniak 2011 47
teplotní faktor povrchová teplota
teplota vnitřního vzduchu (návrhová) STT1 Tywoniak 2011 48
24
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
Požadované hodnoty kritického teplotního faktoru Pro prostory s vlhkostí do 60 % (běžné): podle teploty vnitřního prostředí a návrhové teploty venkovního vzduchu (teplotní oblasti) pro návrhovou relat.vlhkost 50% - uvedeny v tabulce v normě (pro odlišné venkovní teploty) pro jiné situace – stanovení požadavku výpočtem (obsaženo v počítač.programech)
STT1 Tywoniak 2011 49
Požadované hodnoty kritického teplotního faktoru Prostory s vlhkostí nad 60 % a při změnách staveb: - splnění požadavku - nebo vyloučení růstu plísní jiným způsobem (prokazatelným) - vyloučení vzniku kondenzátu nebo bezchybná funkce při jeho přítomnosti + ochrana navazujících konstrukcí
04/11/2011
STT1 Tywoniak 2011 50
25
Stavební tepelná technika 1 - část B
Jan Tywoniak 2011
Ověřování v kritických detailech (napojení konstrukcí, tepelné mosty) u výplní otvorů: kde je možné počítat korektně 2D vedení tepla (nikoliv kouty a „povrch kliky“) stanovení výpočtem - měření jsou sporná (dosažení okrajových podmínek)
04/11/2011
STT1 Tywoniak 2011 51
! Povrchová teplota: problém kritických míst, v ideálně ploše zajištěno vždy, pokud jsou splněny požadavky na součinitel prostupu tepla !
STT1 Tywoniak 2011 52
26
